(57)【要約】【課題】解析に要する時間と解析精度とをバランス良く両立させる。【解決手段】エリプソメータ１は試料Ｓのいずれかのポイントに対し第１分光器８及び第２分光器９で測定を行う。第１分光器８の測定結果を用いて解析を行うと共に第２分光器９の測定結果を用いて解析を行い、第２分光器９に係る解析結果を第１分光器８に係る解析結果へ近似する近似式を算出する。試料Ｓの残りのポイントに対しては、第２分光器９で測定を行い、その結果を用いた解析の結果を近似式に基づき補正する。第２分光器９は第１分光器８に比べて測定精度は低いが測定時間が短いため全体の測定時間は短くなり、また、第２分光器９に係る解析結果を補正するため解析精度は向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の方式で測定することが可能な測定装置により同一被測定材の複数箇所に対して被測定材の物性を測定する測定方法であって、
被測定材のいずれかの箇所に対して第１ラマン分光装置を用いて測定を行う第１ステップと、
前記いずれかの箇所に対して前記第１ステップに係る前記第１ラマン分光装置を用いた測定に比べて、レーザ光の状態を調整することにより短時間で測定することが可能な第２ラマン分光装置を用いた方式で測定を行う第２ステップと、
該第２ステップの測定結果を前記第１ステップの測定結果へ近似する近似式を算出する第３ステップと、
残りの箇所に対して前記第２ステップに係る方式で測定を行う第４ステップと、
該第４ステップの測定結果を前記近似式に基づき補正する第５ステップと
を備えることを特徴とする測定方法。
【請求項２】
複数の方式で測定及び解析を行うことが可能な解析装置により同一被解析材の複数箇所に対して被解析材の物性を測定し、被解析材を解析する解析方法であって、
被解析材のいずれかの箇所に対して第１ラマン分光装置を用いて測定を行う第１ステップと、
該第１ステップの測定結果に基づき前記いずれかの箇所に対して解析を行う第２ステップと、
前記いずれかの箇所に対して前記第１ステップに係る前記第１ラマン分光装置を用いた測定に比べて、レーザ光の状態を調整することにより短時間で測定することが可能な第２ラマン分光装置を用いた方式で測定を行う第３ステップと、
該第３ステップの測定結果に基づき前記いずれかの箇所に対して前記第２ステップに係る解析に比べて短時間で解析することが可能な方式で解析を行う第４ステップと、
該第４ステップの解析結果を前記第２ステップの解析結果へ近似する近似式を算出する第５ステップと、
残りの箇所に対して前記第３ステップに係る方式で測定を行う第６ステップと、
該第６ステップの測定結果に基づき前記残りの箇所に対して前記第４ステップに係る方式で解析を行う第７ステップと、
該第７ステップの解析結果を前記近似式に基づき補正する第８ステップと
を備えることを特徴とする解析方法。
【請求項３】
同一被測定材の複数箇所に対して被測定材の物性を測定する測定装置において、
被測定材のいずれかの箇所を測定する第１測定手段と、
該第１測定手段に比べて短時間で測定することが可能な方式で複数箇所を測定する第２測定手段と、
該第２測定手段による前記いずれかの箇所に対する測定結果を前記第１測定手段の測定結果へ近似する近似式を算出する近似式算出手段と、
前記第２測定手段による複数箇所の残りの箇所に対する測定結果を前記近似式に基づき補正する補正手段とを備え、
前記第１測定手段は第１ラマン分光装置を備え、前記第２測定手段はレーザ光の状態を調整することにより前記第１ラマン分光装置に比べて短時間で測定することが可能な第２ラマン分光装置を備える
ことを特徴とする測定装置。
【請求項４】
コンピュータに同一被測定材の複数箇所の測定に係る値を算出させるためのコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータを、
被測定材のいずれかの箇所に対する第１測定結果を受け付ける第１受付手段と、
被測定材の複数箇所に対する前記第１測定結果に係る測定に比べて短時間で測定された第２測定結果を受け付ける第２受付手段と、
該第２測定結果の中の前記いずれかの箇所に係る結果を前記第１測定結果へ近似する近似式を算出する近似式算出手段と、
前記第２測定結果の中の残りの箇所に係る結果を前記近似式に基づき補正する補正手段として機能させ、
前記第１測定結果は第１ラマン分光装置を用いて得られた結果であり、前記第２測定結果はレーザ光の状態を調整することにより前記第１ラマン分光装置を用いた測定に比べて短時間で測定される第２ラマン分光装置を用いて得られた結果であることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項５】
コンピュータに同一被解析材の複数箇所の測定結果の受付を行わせて被解析材を解析させるためのコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータを、
被解析材のいずれかの箇所に対する第１測定結果を受け付ける第１受付手段と、
被解析材の複数箇所に対する前記第１測定結果に係る測定に比べて短時間で測定された第２測定結果を受け付ける第２受付手段と、
被解析材の物性に係る複数のパラメータを有する第１モデルを形成する第１モデル形成手段と、
前記第１モデルに比べてパラメータの数が少ない第２モデルを形成する第２モデル形成手段と、
前記第１測定結果及び前記第１モデルに基づき前記いずれかの箇所に対して被解析材に係る基準値を算出する基準算出手段と、
前記第２測定結果の中の前記いずれかの箇所に係る結果及び前記第２モデルに基づき前記いずれかの箇所に対して被解析材に係る第１解析値を算出する第１算出手段と、
該第１解析値を前記基準値へ近似する近似式を算出する近似式算出手段と、
前記第２測定結果の中の残りの箇所に係る結果及び前記第２モデルに基づき該残りの箇所に対して被解析材に係る第２解析値を算出する第２算出手段と、
該第２解析値を前記近似式に基づき補正する補正手段として機能させ、
前記第１測定結果は第１ラマン分光装置を用いて得られた結果であり、前記第２測定結果はレーザ光の状態を調整することにより前記第１ラマン分光装置を用いた測定に比べて短時間で測定される第２ラマン分光装置を用いて得られた結果であることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項６】
同一被測定材の複数箇所に対して被測定材の物性を測定する測定装置において、
被測定材のいずれかの箇所を測定する第１測定手段と、
該第１測定手段に比べて短時間で測定することが可能な方式で複数箇所を測定する第２測定手段と、
該第２測定手段による前記いずれかの箇所に対する測定結果を前記第１測定手段の測定結果へ近似する近似式を算出する近似式算出手段と、
前記第２測定手段による複数箇所の残りの箇所に対する測定結果を前記近似式に基づき補正する補正手段と
を備え、
前記第１測定手段は複数の波長を同時に測定する第１分光器を備え、前記第２測定手段は前記第１分光器に比べて短時間で測定可能であり複数の波長を同時に測定する第２分光器を備えることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数箇所に対して相異する方式で測定、又は測定と解析とを行うことにより、測定等に要する時間を短縮した上で所要精度の結果を得ることを可能にした測定方法、解析方法、測定装置、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一つの試料における複数箇所を測定する場合、同一方式で各箇所を順次測定していくことが多い。この場合、同一方式で各箇所を測定するため、各箇所毎の測定精度は、通常同等になる。例えば、試料に偏光した光を照射し、反射した光の偏光状態をエリプソメータで測定する場合、試料の各箇所における測定精度は同程度になる。
【０００３】
また、一つの試料における複数箇所の測定結果に基づき、各箇所の物性を解析することもある。この場合も同一の解析方法を用いると各箇所毎の解析精度は同等になる。例えば、エリプソメータに解析用コンピュータを設けて、薄膜を有する試料の膜厚、屈折率及び薄膜の組成等を物性として解析することがある。このようなエリプソメータでは、試料に応じたモデルを形成し、このモデルと測定結果とを比較演算して各種解析を行うものが存在している（特許文献１、２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４０７８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
同一の試料の複数箇所を高精度で測定する場合、一般に高精度の測定は時間を要するため全箇所の測定に長時間を要すると云う問題がある。例えば、エリプソメータで試料の５０箇所を測定する場合、１箇所当たりの測定に５分を要すると、２５０分以上の長時間を測定に要することになる。一方、測定時間を短縮するために各箇所当たりの測定時間を縮めると測定精度が低下する場合があるため、信頼できる測定結果を得ることが困難になることもある。
【０００６】
また、同一の試料の複数箇所を高精度で解析する場合も、上述した測定のときと同様に解析に要する時間が多大になると云う問題がある。例えば、エリプソメータが有する解析用コンピュータで各箇所毎にモデルを形成し測定結果と比較演算するのに１０分を要する場合、試料の５０箇所に対して解析を行うには計５００分以上要することになる。なお、解析においても各種演算に要する時間を短縮することも可能であるが、時間を短縮すると解析精度が低下する場合があるため、短時間の解析処理を採用することは現実的に困難であるとみなされる傾向になっている。なお、上述した各問題は測定箇所及び解析箇所が多いほど顕著になる。
【０００７】
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、相異した方式の測定を組み合わせることで、所要精度の測定結果を従来の高精度測定より短縮した測定時間で得られるようにした測定方法、測定装置、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
また、本発明は、相異した方式の測定に加えて相異した方式による解析も組み合わせることにより、所要精度の解析結果を従来の高精度の解析時間より短縮して得られるようにした解析方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る測定方法は、複数の方式で測定することが可能な測定装置により同一被測定材の複数箇所に対して被測定材の物性を測定する測定方法であって、被測定材のいずれかの箇所に対して第１ラマン分光装置を用いて測定を行う第１ステップと、前記いずれかの箇所に対して前記第１ステップに係る前記第１ラマン分光装置を用いた測定に比べて、レーザ光の状態を調整することにより短時間で測定することが可能な第２ラマン分光装置を用いた方式で測定を行う第２ステップと、該第２ステップの測定結果を前記第１ステップの測定結果へ近似する近似式を算出する第３ステップと、残りの箇所に対して前記第２ステップに係る方式で測定を行う第４ステップと、該第４ステップの測定結果を前記近似式に基づき補正する第５ステップとを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る解析方法は、複数の方式で測定及び解析を行うことが可能な解析装置により同一被解析材の複数箇所に対して被解析材の物性を測定し、被解析材を解析する解析方法であって、被解析材のいずれかの箇所に対して第１ラマン分光装置を用いて測定を行う第１ステップと、該第１ステップの測定結果に基づき前記いずれかの箇所に対して解析を行う第２ステップと、前記いずれかの箇所に対して前記第１ステップに係る前記第１ラマン分光装置を用いた測定に比べて、レーザ光の状態を調整することにより短時間で測定することが可能な第２ラマン分光装置を用いた方式で測定を行う第３ステップと、該第３ステップの測定結果に基づき前記いずれかの箇所に対して前記第２ステップに係る解析に比べて短時間で解析することが可能な方式で解析を行う第４ステップと、該第４ステップの解析結果を前記第２ステップの解析結果へ近似する近似式を算出する第５ステップと、残りの箇所に対して前記第３ステップに係る方式で測定を行う第６ステップと、該第６ステップの測定結果に基づき前記残りの箇所に対して前記第４ステップに係る方式で解析を行う第７ステップと、該第７ステップの解析結果を前記近似式に基づき補正する第８ステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る測定装置は、同一被測定材の複数箇所に対して被測定材の物性を測定する測定装置において、被測定材のいずれかの箇所を測定する第１測定手段と、該第１測定手段に比べて短時間で測定することが可能な方式で複数箇所を測定する第２測定手段と、該第２測定手段による前記いずれかの箇所に対する測定結果を前記第１測定手段の測定結果へ近似する近似式を算出する近似式算出手段と、前記第２測定手段による複数箇所の残りの箇所に対する測定結果を前記近似式に基づき補正する補正手段とを備え、前記第１測定手段は第１ラマン分光装置を備え、前記第２測定手段はレーザ光の状態を調整することにより前記第１ラマン分光装置に比べて短時間で測定することが可能な第２ラマン分光装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに同一被測定材の複数箇所の測定に係る値を算出させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータを、被測定材のいずれかの箇所に対する第１測定結果を受け付ける第１受付手段と、被測定材の複数箇所に対する前記第１測定結果に係る測定に比べて短時間で測定された第２測定結果を受け付ける第２受付手段と、該第２測定結果の中の前記いずれかの箇所に係る結果を前記第１測定結果へ近似する近似式を算出する近似式算出手段と、前記第２測定結果の中の残りの箇所に係る結果を前記近似式に基づき補正する補正手段として機能させ、前記第１測定結果は第１ラマン分光装置を用いて得られた結果であり、前記第２測定結果はレーザ光の状態を調整することにより前記第１ラマン分光装置を用いた測定に比べて短時間で測定される第２ラマン分光装置を用いて得られた結果であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに同一被解析材の複数箇所の測定結果の受付を行わせて被解析材を解析させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータを、被解析材のいずれかの箇所に対する第１測定結果を受け付ける第１受付手段と、被解析材の複数箇所に対する前記第１測定結果に係る測定に比べて短時間で測定された第２測定結果を受け付ける第２受付手段と、被解析材の物性に係る複数のパラメータを有する第１モデルを形成する第１モデル形成手段と、前記第１モデルに比べてパラメータの数が少ない第２モデルを形成する第２モデル形成手段と、前記第１測定結果及び前記第１モデルに基づき前記いずれかの箇所に対して被解析材に係る基準値を算出する基準算出手段と、前記第２測定結果の中の前記いずれかの箇所に係る結果及び前記第２モデルに基づき前記いずれかの箇所に対して被解析材に係る第１解析値を算出する第１算出手段と、該第１解析値を前記基準値へ近似する近似式を算出する近似式算出手段と、前記第２測定結果の中の残りの箇所に係る結果及び前記第２モデルに基づき該残りの箇所に対して被解析材に係る第２解析値を算出する第２算出手段と、該第２解析値を前記近似式に基づき補正する補正手段として機能させ、前記第１測定結果は第１ラマン分光装置を用いて得られた結果であり、前記第２測定結果はレーザ光の状態を調整することにより前記第１ラマン分光装置を用いた測定に比べて短時間で測定される第２ラマン分光装置を用いて得られた結果であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る測定装置は、同一被測定材の複数箇所に対して被測定材の物性を測定する測定装置において、被測定材のいずれかの箇所を測定する第１測定手段と、該第１測定手段に比べて短時間で測定することが可能な方式で複数箇所を測定する第２測定手段と、該第２測定手段による前記いずれかの箇所に対する測定結果を前記第１測定手段の測定結果へ近似する近似式を算出する近似式算出手段と、前記第２測定手段による複数箇所の残りの箇所に対する測定結果を前記近似式に基づき補正する補正手段とを備え、前記第１測定手段は複数の波長を同時に測定する第１分光器を備え、前記第２測定手段は前記第１分光器に比べて短時間で測定可能であり複数の波長を同時に測定する第２分光器を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、いずれかの箇所を測定に要する時間が相異する方式で測定すると共に短時間で測定した結果を他の測定結果に近似する近似式を算出し、残りの箇所を短時間に係る方式で測定した結果を近似式により補正するため、短時間で測定した場合に比べて良好な精度を有する測定結果を、高精度で測定する場合に比べて短時間で得られるようになる。
【００１５】
一般に、短時間で測定する方式は簡易な測定となり、長時間で測定する場合に比べて測定精度が低くなる傾向がある。しかし、本発明では、同一箇所を高精度の測定結果を得やすい測定方式と、該測定方式に比べて短い時間で測定できる方式との二通りの方式で測定するため、両者の測定結果が相異する程度を把握できる。さらに、本発明では、短時間の測定に係る結果を高精度が得やすい方式の測定結果へ近似する近似式を算出するため、他の箇所における短時間で測定した結果が上述した同一箇所と同様の傾向で相異すると仮定すれば、前記近似式を用いることにより短時間で測定した結果を補正できる。この場合、全ての箇所の測定に係る時間は、高精度で測定した場合に比べて短縮され、また、測定結果を補正することで、高精度による測定結果に近い精度を得られるようになる。
【００１６】
本発明にあっては、同一箇所を相異する方式で測定を行うことに加えて、各測定結果に基づき同一箇所を相異する方式で解析して解析結果を得て、異なる方式による解析結果の差を近似する近似式を算出し、残りの箇所を短時間で行える方式で測定及び解析を行って得た結果を近似式により補正するため、高精度で測定及び解析する場合に比べて、所要精度の解析結果を短時間で得られる。
【００１７】
本発明にあっては、パラメータ数の多い第１モデルとパラメータ数が少ない第２モデルとを作成し、同一箇所では両モデルに基づき解析を行い、第２モデルを用いた解析結果を第１モデルを用いた解析結果へ近似する近似式を算出するため、残りの箇所を第２モデルを用いて解析を行っても、近似式により解析結果を補正できる。その結果、高精度に近い精度の解析結果を高精度解析に要する時間に比べて短い時間で得ることができ、解析結果の精度と解析に要する時間とのバランスを高次元で維持して効率的な解析を実現できる。
【００１８】
本発明にあっては、第１測定手段が分光器を備えると共に、第２測定手段が複数波長を同時測定できる測定部を備えるため、第２測定手段は、第１測定手段に比べて確実に短時間で測定を行える。なお、第２測定手段が備える測定部としては各波長用の測定に対応した複数の光電子倍増管、又はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等を用いることが好適である。
【００１９】
本発明にあっては、コンピュータに相異する方式による測定結果を受け付けさせて両者の差を近似する近似式を算出することで、短時間で測定された結果を精度が上昇する方向へ補正できるようになる。そのため、複数箇所の残りの箇所を短時間で測定された場合でも所要の精度へ補正でき、所要精度を得られるようにした上で測定に係る時間の短縮に貢献できる。
【００２０】
本発明にあっては、コンピュータに相異する方式による測定結果を受け付けさせると共にパラメータ数の相異するモデルを形成させることで、相異する精度の２通り方式で解析を行え、パラメータ数の少ない第２モデルによる解析結果をパラメータ数の多い第１モデルによる解析結果へ近似する近似式を算出できるようになる。さらに、コンピュータによる解析では、パラメータ数が多くなると解析に係る計算時間も増加するが、第１２発明では、計算時間も算出した近似式を用いてパラメータ数の少ない第２モデルによる残りの箇所に対する解析結果を補正できるため、全体として高精度に近い精度の解析結果を短時間で得ることに貢献できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にあっては、いずれかの箇所を相異する方式で測定することで２通りの精度の測定結果を得て、相異する測定方式の各測定結果に対する近似式を得ることで短時間で測定した結果を補正できるため、測定結果の精度と測定に要する時間とを高次元で両立できる。
本発明にあっては、相異する方式による測定及び解析結果に基づき近似式を算出し、残りの箇所に対する解析結果を補正するため、高精度に近い精度の解析結果を短時間で得られる。
【００２２】
本発明にあっては、いずれかの箇所を相異する方式で測定すると共に相異するパラメータ数のモデルを形成し解析することで近似式を算出するため、残りの箇所もパラメータ数の少ないモデルに基づき解析した結果を近似式で補正し解析精度と解析時間とのバランスが取れた効率的な解析を行える。
本発明にあっては、第２測定手段で同時に複数の波長に対する測定を行えるため、第１測定手段に比べて確実に短時間で測定できる。
【００２３】
本発明にあっては、コンピュータに相異する測定方式による結果を受け付けさせて両者の差を近似する近似式を算出させることで、短時間で測定した結果を精度が上昇する方向へ補正でき、複数箇所を短時間で測定しても所要の測定精度を確保できるようになり、測定精度及び測定時間を両立した測定の実現に貢献できる。
【００２４】
本発明にあっては、コンピュータに相異する測定方式の結果を受け付けさせると共にパラメータ数の異なるモデルに基づき解析を行わせることで、パラメータ数の少ない第２モデルによる解析結果を補正する近似式を算出でき、複数箇所を第２モデルに基づき解析しても所要精度の解析結果を短時間で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るエリプソメータの全体構成図である。
【図２】試料の断面図である。
【図３】（ａ）は試料におけるグリッドの形態を示す平面図であり、（ｂ）（ｃ）は他のグリッドの形態を示す平面図である。
【図４】第１分光器の内部構成を示す概略図である。
【図５】第２分光器の内部構成を示す概略図である。
【図６】エリプソメータを用いた解析方法の全体的な処理手順を示す第１フローチャートである。
【図７】膜厚及び光学定数を求める処理に対する手順を示す第２フローチャートである。
【図８】本発明の測定方法に係る処理手順を示す第３フローチャートである。
【図９】本発明に係るラマン分光装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は本発明の実施形態に係るエリプソメータ１の全体的な構成を示す概略図である。エリプソメータ１は解析装置に相当し、図２に示すように基板Ｓａに膜層Ｓｂを形成した試料Ｓ（被解析材）に偏光した光を照射して反射光の偏光状態を試料Ｓの物性として測定し、その測定結果から試料Ｓの膜層Ｓｂの膜厚ｄ及び光学定数（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）等を解析するものである。
【００２７】
エリプソメータ１は、キセノンランプ２及び光照射器３を第１光ファイバケーブル１３ａで接続し、ステージ４上に載置した試料Ｓへ偏光した状態の光を照射すると共に、試料Ｓで反射した光を光取得器５で取り込むようにしている。光取得器５は切替器７を備えており、切替器７は第２光ファイバケーブル１３ｂ及び第３光ファイバケーブル１３ｃで第１分光器８及び第２分光器９に夫々接続されて、光取得器５で取り込んだ光の偏光状態を第１分光器８又は第２分光器９のいずれかで測定する。各分光器８、９は測定した偏光状態をアナログ信号としてデータ取込機１０へ伝送し、データ取込機１０でアナログ信号を所要値に変換し、コンピュータ１１が膜厚及び光学定数を試料Ｓの物性として解析する。
【００２８】
なお、ステージ４、光照射器３、光取得器５及び第１分光器８には、第１モータＭ１〜第６モータＭ６が夫々設けられており、各モータＭ１〜Ｍ６の駆動は、コンピュータ１１と接続されたモータ制御機１２により制御される。なお、モータ制御機１２は、後述するようにコンピュータ１１のＣＰＵ１１ｅから出力される指示に基づき各モータＭ１〜Ｍ６の制御を行う。
【００２９】
本実施形態のエリプソメータ１は、図３（ａ）に示すように、試料Ｓの表面Ｓｃ上に測定箇所として複数の箇所（以下、ポイントと称す）をコンピュータ１１で特定し、各ポイントｔ１〜ｔｎに対して測定及び解析を行う。なお、ポイントｔ１〜ｔｎの集合体はグリッドと称され、グリッドの形態は、図３（ａ）のように格子状に限定されるものではなく、図３（ｂ）に示す渦巻状、図３（ｃ）に示すＺ字状のような多様な形態を設定できる。また、解析対象になる試料Ｓには、シリコン、ガラス及び石英等の材質からなる基板だけのもの、図２に示すように基板Ｓａ上に単層又は複数層の膜層Ｓｂ（薄膜、超薄膜層等）を形成したもの等を適用できる。
【００３０】
エリプソメータ１のキセノンランプ２は多数の波長成分を含む白色光源であり、発生させた白色光を第１光ファイバケーブル１３ａを通じて光照射器３へ送っている。
光照射器３は円弧状のレール６上に配置され、内部には偏光子３ａを有しており、送られた白色光を偏光子３ａで偏光し試料Ｓへ照射を行う。また、光照射器３は、第４モータＭ４が駆動されることでレール６に沿って移動し、移動することで照射された光の試料Ｓの表面Ｓｃの垂線Ｈに対する角度（入射角度φ）を調節できるようにしている。
【００３１】
ステージ４は、第１モータＭ１〜第３モータＭ３の駆動により試料Ｓを載置する載置面４ａにおいて９０度相異する方向であるＸ、Ｙ方向（図１、図３（ａ）参照）及び高さ方向となるＺ方向へ夫々移動可能にしている。このようにステージ４を移動させることで、図３（ａ）に示す試料Ｓの各ポイントｔ１〜ｔｎに光が順次当たるようにしている。
【００３２】
光取得器５は光照射器３と同様にレール６上に配置されており、ＰＥＭ（Ｐｈｏｔｏ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：光弾性変調器）５ａ及び検光子５ｂを内蔵し、試料Ｓで反射された光をＰＥＭ５ａを介して検光子５ｂへ導いている。また、光取得器５は、第５モータＭ５によりレール６に沿って移動可能であり、試料Ｓで反射した光を確実に捉えられるようにしている。光取得器５の移動は光照射器３の移動に連動するようにモータ制御機１２で制御されており、反射角度φと入射角度φとが同角度になる。なお、光取得器５に内蔵されたＰＥＭ５ａは、取り込んだ光を所要周波数（例えば５０ｋＨｚ）で位相変調することにより直線偏光から楕円偏光を得ており、このような偏光を得ることで測定速度及び測定精度の向上を図っている。また、検光子５ｂは、ＰＥＭ５ａで位相変調された各種偏光の中から特定の偏光を透過させている。
【００３３】
切替器７は、コンピュータ１１の制御に基づき光取得器５で取得された偏光状態の光を第１分光器８又は第２分光器９のいずれかに振り分ける制御を行っている。
【００３４】
第１分光器８は第１測定手段を構成し、図４に示すように反射ミラー８ａ、回折格子８ｂ、フォトマルチプライヤー（ＰＭＴ：光電子倍増管）８ｃ及び制御ユニット８ｄを備えており、切替器７より送られた光を反射ミラー８ａで反射して回折格子８ｂへ導いている。回折格子８ｂは図１で示す第６モータＭ６により角度を変更できるようにされており、角度変更により導かれた光の回折方向が変わるため、回折格子８ｂで出射する光の波長を変更できるようにしている。なお、図４では図示していないが、回折格子８ｂの変更した角度に対応した波長を数字的に示せるように、回折格子８ｂの角度を機械的にｓｉｎ変換してダイヤル表示を行うサインバー機構が連携されている。また、フォトマルチプライヤー８ｃとフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）とを組み合わせて用いることも可能である。
【００３５】
回折格子８ｂで出射された光はＰＭＴ８ｃで測定され、制御ユニット８ｄでは、測定された波長に応じたアナログ信号を生成してデータ取込機１０へ送出する。このように第１分光器８では、回折格子８ｂの角度を可変にして各波長の測定を行うため、測定に要する時間は長くなるが、測定精度は良好となる。その結果、第１分光器８は、試料が有する膜層の膜厚に応じて波長を変更して測定でき、例えば、膜厚が厚いときには細かいステップで波長を変更できる。
【００３６】
図５は、第２測定手段を構成する第２分光器９の概略的な構造を示している。第２分光器９は回折格子９ａを中心に測定部に相当する計３２個のフォトマルチプライヤーＰ１〜Ｐ３２を扇状に配列した構成にしている。回折格子９ａは切替器７及び図示しない鏡を介して導かれた光を各フォトマルチプライヤーＰ１〜Ｐ３２へ向けて反射しており、反射の際に光が有する波長毎に反射方向を振り分けている。
【００３７】
各フォトマルチプライヤーＰ１〜Ｐ３２は、回折格子９ａが反射した特定の波長に対して測定を行うものであり、第２分光器９は計３２個のフォトマルチプライヤーＰ１〜Ｐ３２を有することより３２ｃｈ（チャンネル）の同時測定を実現している。このように第２分光器９は、複数の波長を同時に測定するため第１分光器８に比べて測定時間の短縮を図っているが、測定対象の波長が３２種類となるため第１分光器８に比べて測定精度は低くなる。なお、各フォトマルチプライヤーＰ１〜Ｐ３２で測定された内容に係る信号がデータ取込機１０へ送出される。
【００３８】
データ取込機１０は、各分光器８、９からの信号に基づき測定された反射光の偏光状態（ｐ偏光、ｓ偏光）の位相差Δ及び振幅比Ψを算出し、算出した結果をコンピュータ１１へ送出する。なお、位相差Δ及び振幅比Ψは、ｐ偏光の振幅反射係数Ｒｐ及びｓ偏光の振幅反射係数Ｒｓに対し以下の数式（１）の関係が成立する。
Ｒｐ／Ｒｓ＝ｔａｎΨ・ｅｘｐ（ｉ・Δ）・・・（１）
但し、ｉは虚数単位である（以下同様）。また、Ｒｐ／Ｒｓは偏光変化量ρと云う。
【００３９】
コンピュータ１１は、コンピュータ本体１１ａ、ディスプレイ１１ｂ、キーボード１１ｃ及びマウス１１ｄ等から構成されており、コンピュータ本体１１ａは内部にＣＰＵ１１ｅ、記憶部１１ｆ、ＲＡＭ１１ｇ、ＲＯＭ１１ｈ等を内部バスで接続した構成にしている。ＣＰＵ１１ｅは記憶部１１ｆに記憶された各種コンピュータプログラムに従って後述する種々の処理を行うものである。ＲＡＭ１１ｇは処理に係る各種データ等を一時的に記憶し、ＲＯＭ１１ｈにはコンピュータ１１の機能に係る内容等を記憶している。なお、記憶部１１ｆには、各種コンピュータプログラムに加えて、試料Ｓの製造工程に係る既知のデータ、解析に係る過去の光学定数のデータ（パラメータ）及び入力された項目データ等が記憶されている。
【００４０】
本実施形態のコンピュータ１１は、データ取込機１０で算出された位相差Δ及び振幅比Ψから、試料Ｓの周囲と基板Ｓａの複素屈折率を既知とした場合に、記憶部１１ｆに予め記憶されているモデリングプログラムを用いて膜層Ｓｂの膜厚ｄ及び膜層Ｓｂの複素屈折率Ｎを算出する。なお、試料Ｓが基板のみで形成されている場合、コンピュータ１１は基板の複素屈折率Ｎ0 を算出する。また、複素屈折率Ｎは、試料Ｓに係る屈折率ｎ及び消衰係数ｋとすると、以下の光学式で表した数式（２）の関係が成立する。
Ｎ＝ｎ−ｉｋ・・・（２）
【００４１】
さらに、光照射器３が照射する光の波長をλとすると、データ取込機１０で算出された位相差Δ及び振幅比Ψは、膜厚ｄ、屈折率ｎ及び消衰係数ｋと以下の数式（３）の関係が成立する。
（ｄ，ｎ，ｋ）＝Ｆ（ρ）＝Ｆ（Ψ（λ，φ），Δ（λ，φ））・・・（３）
【００４２】
また膜層Ｓｂの偏光状態の変化を示す測定スペクトル（ΨE （λi ）、ΔE （λi ））は、基板Ｓａの屈折率ｎ、消衰係数ｋの情報、及び膜層Ｓｂの膜厚ｄ、屈折率ｎ、消衰係数ｋの情報の全てを含んでいるが、上記測定スペクトルからから基板Ｓａの屈折率ｎ、消衰係数ｋの情報、及び膜層Ｓｂの膜厚ｄ、屈折率ｎ、消衰係数ｋの情報の唯一の組み合わせを算出できない。そのためコンピュータ１１は、基板Ｓａの屈折率ｎ、消衰係数ｋの情報、及び膜層Ｓｂの膜厚ｄ、屈折率ｎ、消衰係数ｋの情報を利用してモデルを形成し、唯一の組み合わせを探す処理を行う。
【００４３】
コンピュータ１１は、図２、図３（ａ）に示すような試料Ｓの材料構造と同様なモデルを形成しており、具体的には試料Ｓの物性に係る複数のパラメータとして基板Ｓａ（例えばシリコン）の光学定数（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）、膜層Ｓｂの膜厚ｄ、及び膜層Ｓｂの光学定数（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）等の項目に係るデータを有するモデルを形成する。本実施形態では、コンピュータ１１は２種類のモデルを形成し、図３（ａ）に示す中央のポイントｔｃに対して複数のパラメータを有する第１モデルと、この第１モデルに比べてパラメータ数の少ない第２モデルとを形成している。
【００４４】
さらにコンピュータ１１は、膜厚と誘電率の波長依存性を示す分散式を用いてポイントｔｃに対し第１モデルから理論的に得られるモデルスペクトル（ΨM （λi ）、ΔM （λi ））と、第１分光器８の測定結果に係る測定スペクトル（ΨE （λi ）、ΔE （λi ））との違いが最小になるように膜厚と分散式のパラメータを変化させ、両スペクトルの違いが最小となった場合の膜厚ｄ及び分散式のパラメータより屈折率ｎ、消衰計数ｋを求める解析処理を行う。なお、この解析処理では、分散式等を用いる以外にリファレンス（既知のテーブルデータ）や、以前の測定データ及び試料Ｓに似たような材質の単層薄膜の光学定数等を用いることでも行える。
【００４５】
また、分散式に係る誘電率は、近赤外から紫外線領域では材料の構成原子の結合様式から決定される。このような分散式としては、調和振動子を元にした計算式、量子力学を元にした計算式、及び経験式等が知られており、分散式は通常２以上のパラメータを含む。上述した各モデルが有する未知数（各層の膜厚、分散式パラメータ、混合比等）を変化させながら、測定データに合わせて調整することをフィッティングと称し、フィッティングの結果、膜厚等が求まり、分散式パラメータからは材料の複素誘電率ε（λ）を求めることができ、複素誘電率ε（λ）と複素屈折率Ｎは下記の数式（４）の関係が成立する。
ε（λ）＝Ｎ2 （λ）・・・（４）
【００４６】
なお、フィッティングの内容について説明すると、Ｔ個の測定データ対をＥｘｐ（ｉ＝１，２．．．，Ｔ）とし、上述のモデルに対応するＴ個のモデルの計算データ対をＭｏｄ（ｉ＝１，２．．．，Ｔ）とした場合、測定誤差は正規分布するとして、標準偏差をσi としたとき平均二乗誤差χ2 は下記の数式（５）で求められる。なお、Ｐはパラメータの数である。平均二乗誤差χ2 の値が小さいときは、測定結果と形成したモデルの一致度が大きいことを意味するため、複数のモデルについて比較するときに、平均二乗誤差χ2 の値が最も小さいものがベストモデルに相当する。
【００４７】
【数１】
2010281838.tif 000003
【００４８】
さらに、コンピュータ１１はポイントｔｃに対し、今度は第２モデルから理論的に求められるモデルスペクトルと、第２分光器９の測定結果に係る測定スペクトルとを用いて上述した内容と同様な解析処理を行い、この解析処理により得た結果を第１モデル及び第１分光器８の測定結果に基づく解析結果へ近似する近似式を算出する処理を行う。
【００４９】
さらに、また、コンピュータ１１は、中央のポイントｔｃ以外の他のポイントに対して第２モデルを流用し、この第２モデルから理論的に求められるモデルスペクトルと、中央のポイントｔｃ以外のポイントに対する第２分光器９の測定結果に係る測定スペクトルとを用いて上記と同様な解析処理を行い、この解析処理により得た結果を算出した近似式を用いて補正する。このようにすることで、第１分光器８の測定を用いた解析による精度に近い解析結果を短時間で得られるようにしている。
【００５０】
上述したコンピュータ１１が行う一連の処理は、記憶部１１ｆに記憶された解析用の第１コンピュータプログラムに規定されており、第１コンピュータプログラムは以下の複数の内容を有している。
【００５１】
第１コンピュータプログラムは、コンピュータ１１を第１受付手段として機能させるために、データ取込機１０から試料Ｓの測定対象となるいずれかの箇所（本実施形態では中央のポイントｔｃ）に対して第１分光器８の測定に基づく結果を第１測定結果として受け付けさせる内容を有している。また、第１コンピュータプログラムは、コンピュータ１１を第２受付手段として機能させるために、データ取込機１０から試料Ｓの各ポイントｔ１〜ｔｎに対して第２分光器９で測定に基づく結果を第２測定結果として受け付けさせる内容を有している。
【００５２】
さらに、第１コンピュータプログラムは、コンピュータ１１のＣＰＵ１１ｅを第１モデル形成手段として機能させるために、ＣＰＵ１１ｅで上述した第１モデルを中央のポイントｔｃに対して形成させる内容を有している。さらに、また、第１コンピュータプログラムは、コンピュータ１１のＣＰＵ１１ｅに第２モデル形成手段として機能させるために、ＣＰＵ１１ｅで上述した第２モデルを中央のポイントｔｃに対して形成させる内容を有している。
【００５３】
また、第１コンピュータプログラムは、コンピュータ１１のＣＰＵ１１ｅを基準算出手段として機能させるために、前記第１測定結果及び前記第１モデルに基づき試料Ｓのいずれかの箇所（ポイントｔｃ）に対する膜厚ｄ及び光学定数（ｎ、ｋ）に係る基準値を、上述した分散式を用いた解析処理によりＣＰＵ１１ｅで算出させる内容を有する。
【００５４】
さらに、第１コンピュータプログラムは、コンピュータ１１のＣＰＵ１１ｅを第１算出手段として機能させるために、第２測定結果の中のいずれかの箇所（ポイントｔｃ）に対する結果及び第２モデルに基づき膜厚ｄ及び光学定数（ｎ、ｋ）に係る第１解析値を、上述した分散式を用いた解析処理によりＣＰＵ１１ｅで算出させる内容を有している。さらに、また、第１コンピュータプログラムは、コンピュータ１１のＣＰＵ１１ｅを近似式算出手段として機能させるために、算出した第１解析値を基準値へ近似する近似式をＣＰＵ１１ｅで算出させる内容を有している。
【００５５】
また、第１コンピュータプログラムは、コンピュータ１１のＣＰＵ１１ｅを第２算出手段として機能させるために、第２測定結果の中のポイントｔｃ以外の各ポイントに対する結果及び流用する第２モデルに基づき膜厚ｄ及び光学定数（ｎ、ｋ）に係る第２解析値を、上述した分散式を用いた解析処理によりＣＰＵ１１ｅで算出させる内容を有している。なお、第２解析値はポイントｔｃ以外のポイント数だけ存在する。最後に、第１コンピュータプログラムは、コンピュータ１１のＣＰＵ１１ｅを補正手段として機能させるために、算出した各第２解析値を近似式に基づき補正してＣＰＵ１１ｅで補正値を算出させる内容を有している。
【００５６】
また、コンピュータ１１の記憶部１１ｆは、測定用の第２コンピュータプログラムも記憶している。第２コンピュータプログラムは、測定段階に応じて各モータＭ１〜Ｍ６を駆動させる内容及び切替器７に対する制御等が規定されている。例えば、試料Ｓのポイントｔｃに係る測定が行えるように第４モータＭ４及び第５モータＭ５を駆動させて反射角度φと入射角度φとを所要角度に設定すると共に、光照射器３から照射された光がポイントｔｃに当たるように第１モータＭ１〜Ｍ３を駆動させてステージ４を移動させる指示をＣＰＵ１１ｅからモータ制御機１２へ出力させる内容が規定されている。また、このときは切替器７が光取得器５で取り込まれた光を第１分光器８へ導くよう指示をＣＰＵ１１ｅから切替器７へ出力する内容も規定されている。さらに、第２コンピュータプログラムは、切替器７が第１分光器８へ光を導いている場合、第１分光器８の第６モータＭ６を所要角度で駆動させる指示をＣＰＵ１１ｅからモータ制御機１２へ出力させる内容も規定している。なお、第６モータＭ６が適宜駆動されることで、第１分光器８は取り込まれた光を波長毎に測定する。
【００５７】
また、第２コンピュータプログラムは、上述した指示により第１分光器８で測定が終了すると、試料Ｓの各ポイントｔｃ、ｔ１、ｔ２〜ｔｎに光が順次当たるように第１モータＭ１〜Ｍ３を駆動させる指示をＣＰＵ１１ｅからモータ制御機１２へ出力させる内容も規定している。この内容に連動して、第２コンピュータプログラムは、光取得器５で取り込まれた光を第２分光器９へ導くように切替器７へ指示を出力する内容も規定している。
【００５８】
コンピュータ１１の記憶部１１ｆは、上述した第１及び第２コンピュータプログラム以外にも、現在の処理状況及び解析結果等をディスプレイ１１ｂで表示する表示用のコンピュータプログラム等も記憶している。
【００５９】
また、コンピュータ１１は、図１に示すキーボード１１ｃ又はマウス１１ｄにより測定及び解析に係る各種項目、モデル形成に係るパラメータの各種項目等を設定できるようにしており、さらに、手動で各機器３、５、７等を移動させる操作もキーボード１１ｃ又はマウス１１ｄで行えるようにしている。
【００６０】
次に、上述したエリプソメータ１による試料Ｓに対する測定及び解析の方法に係る一連の処理手順を図６の第１フローチャートに基づき説明する。
先ず、エリプソメータ１のステージ４に試料Ｓを載置する（Ｓ１）。次に、解析に係る項目として試料Ｓの測定対象となるポイントｔ１〜ｔｎの座標位置、入射角度φ、各モデルの形成に必要なパラメータ、平均二乗誤差に対する許容範囲等の各項目をコンピュータ１１に入力する（Ｓ２）。なお、このような準備状態では、切替器７は第１分光器８へ光を導くように設定されている。
【００６１】
エリプソメータ１は、入射角度φ及び反射角度φが入力された数値になるように光照射器３及び光取得器５を移動させると共にステージ４を移動して、設定されたグリッドの各ポイントｔ１〜ｔｃの中から中央のポイントｔｃに偏光した光を照射し、光取得器５で取り込まれた反射光の偏光状態を第１分光器８で波長毎に測定する（Ｓ３）。なお、第１分光器８で測定された結果に基づきデータ取込機１０が波長毎の位相差Δ及び振幅比Ψに係る測定スペクトル（ΨE （λi ）、ΔE （λi ））を算出し、この算出結果をコンピュータ１１へ出力する。
【００６２】
次に、エリプソメータ１は、中央のポイントｔｃに対し入力された項目及び記憶部１１ｆに記憶されているデータ（パラメータ）等を用いて第１モデルをコンピュータ１１で形成する（Ｓ４）。それから、エリプソメータ１のコンピュータ１１は、第１分光器８の測定により得られた測定スペクトル（ΨE （λi ）、ΔE （λi ））及び第１モデルから理論的に得られるモデルスペクトル（ΨM （λi ）、ΔM （λi ））に基づき上述した数式（５）の平均二乗誤差χ2 の値が最小となるように膜厚と分散式のパラメータをフィッティングする処理により中央のポイントｔｃに対し膜厚ｄ、屈折率ｎ及び消衰係数ｋに係る基準値を算出する（Ｓ５）。
【００６３】
なお、基準値を算出する処理（Ｓ５）の具体的な内容は、図７の第２フローチャートに示すものとなる。先ず測定スペクトルとモデルスペクトルとの平均二乗誤差を上述した数式（５）に基づき算出し（Ｓ２０）、算出した平均二乗誤差が最初に設定した許容範囲内になるか否かをコンピュータ１１が判断する（Ｓ２１）。平均二乗誤差が許容範囲内でない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、コンピュータ１１は形成した第１モデルに係るパラメータの内容を変更し（Ｓ２２）、測定スペクトルとモデルスペクトルとの平均二乗誤差を算出する段階へ戻り（Ｓ２０）、平均二乗誤差が許容範囲内になるまで上記処理（Ｓ２０〜Ｓ２２）を繰り返す。また、平均二乗誤差が許容範囲内になった場合は（Ｓ２１：ＹＥＳ）、その時の各スペクトルに係る内容及び分散式のパラメータに基づき基準値として膜厚ｄ及び光学定数（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）をコンピュータ１１が求める（Ｓ２３）。
【００６４】
図６の第１フローチャートへ戻り説明を続けると、次にエリプソメータ１は、切替器７で光を導く側を第２分光器９へ切り替え、中央のポイントｔｃに対して第２分光器９で測定を行う（Ｓ６）。なお、第２分光器９は、図５に示すように３２種類の波長に対して一度に測定を行うため、第２分光器９の測定に要する時間は、第１分光器８による測定時間に比べて大幅に短縮される。また、第２分光器９の測定結果に基づきデータ取込機１０が各波長の測定スペクトルを算出して結果をコンピュータ１１へ出力する。
【００６５】
それから、エリプソメータ１は、コンピュータ１１で中央のポイントｔｃに対し第１モデルに比べてパラメータの数が少ない第２モデルを形成し（Ｓ７）、第２モデルに係るモデルスペクトル及び第２分光器９による測定から得た測定スペクトルに基づき、図７の第２フローチャートに示す処理内容に従い膜厚ｄ及び光学定数（ｎ、ｋ）に係る第１解析値を算出する（Ｓ８）。さらに、エリプソメータ１は、算出した第１解析値を基準値へ近似する近似式をコンピュータ１１で算出する（Ｓ９）。
【００６６】
また、エリプソメータ１は、中央のポイントｔｃ以外の残りのポイントｔ１〜ｔｎを第２分光器９で順次測定を行い（Ｓ１０）、各ポイントに対応した波長毎の測定スペクトルをコンピュータ１１が得る。さらに、コンピュータ１１は、先の段階（Ｓ７）で形成した第２モデルを流用し、この第２モデルに係るモデルスペクトル及び各ポイントの測定スペクトルに基づき残りの各ポイントに対応する第２解析値を夫々算出する（Ｓ１１）。最後にコンピュータ１１は、各第２解析値を前記近似式を用いて補正し、第２解析値の補正値を算出する（Ｓ１２）。
【００６７】
このように本実施形態に係るエリプソメータ１は、同一箇所に対し精度が相異する２通りの方式で測定及び解析を行うことで近似式を得る一方、残りの箇所に対しては短時間で測定できる低精度の方式で測定すると共に前の段階の第２モデルを流用することで測定及び解析に係る時間の短縮を図り、近似式により第２解析値を補正して解析結果の精度も向上させている。それにより測定及び解析に係る時間と解析結果の精度とのバランスを高次元で両立させている。なお、予め形成した第１モデル及び第２モデルをコンピュータ１１に入力しておくことも可能であり、この場合は、図６の第１フローチャートにおける第１モデルを形成（Ｓ４）及び第２モデルを形成（Ｓ７）の処理は省略でき、一連の処理手順の自動化を一層高めることができる。
【００６８】
なお、本実施形態に係るエリプソメータ１は、上述した形態に限定されるものではなく、種々の変形例の適用が可能である。例えば、近似式を求めるに当たり測定及び解析の対象となるポイントは、中央のポイントｔｃに限定されず、他のポイントを用いてもよく、また、複数のポイントを用いるようにしてもよい。また、図１に示すようにＰＥＭ５ａは光取得器５の内部に配置しているが、光照射器３の中の偏光子３ａより試料Ｓ側へ設けるようにしてもよい。さらに、第２分光器９は、フォトマルチプライヤー（光電子倍増管）Ｐ１〜Ｐ３２を用いる代わりに、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて、複数の波長毎の測定を同時に行えるようにしてもよい。
【００６９】
また、エリプソメータ１におけるモデル形成に係る解析処理を省略して測定のみを行う構成にすることも可能である。このような変形例のエリプソメータでは、例えば、中央のポイントｔｃに対する第１分光器８による測定結果（測定スペクトル）へ第２分光器９による測定結果（測定スペクトル）を近似する近似式をコンピュータ１１で算出し、残りのポイントに対する第２分光器９の測定結果を近似式でコンピュータ１１により補正するような構成となる。
【００７０】
このような測定のみを行う構成のエリプソメータの処理は、図８の第３フローチャートに示す手順になる。即ち、ステージ４に試料Ｓ（被測定材に相当）を載置し（Ｓ３０）、測定に係る各項目をコンピュータ１１に入力し（Ｓ３１）、いずれかのポイント（例えば、ポイントｔｃ）に対し第１分光器８で測定し（Ｓ３２）、同じいずれかのポイントに対し第２分光器９で測定し（Ｓ３３）、第２分光器９による測定結果を第１分光器８による測定結果へ近似する近似式をコンピュータ１１で算出する（Ｓ３４）。また、残りのポイントに対して第２分光器９で測定し（Ｓ３５）、この測定結果を近似式で補正する（Ｓ３６）。このように測定方法を行うことで、全ポイントを第１分光器８で測定する場合に比べて測定時間を短縮できると共に、補正により得られた結果は、第２分光器９で測定された結果に比べて精度が上昇し、測定時間及び測定精度をバランスの良いレベルで両立できる。
【００７１】
さらに、図１に示すエリプソメータ１において、切替器７を省略して第１分光器８又は第２分光器９のいずれかのみで測定を行う構成にすることも可能である。この構成における処理手順は、先ず、いくつかのポイント（例えば、ポイントｔｃ）に対して測定を行う場合、試料Ｓにとって最も感度の良くなる角度（ブリュースター角と云う。例えば、試料Ｓがシリコンであれば約７６度）に入射角度φ及び反射角度φを設定して測定を行い、次に前記角度と相異した角度（例えば、約７５度）に入射角度φ及び反射角度φを設定して測定を行う。
【００７２】
なお、このような入射角度を相異させて測定を行う方式は、図１に示す２つの分光器８、９を備えるエリプソメータ１に適用することも可能であり、測定のみを行うエリプソメータの構成にも適用できる。
【００７３】
また、上述した測定において、試料Ｓにとって最も感度の良くなる入射角度φ（例えば約７６度）に設定することが好適であるが、エリプソメータ１の構成では、試料Ｓの最適な入射角度に設定しようとすると、光照射器３とステージ４とが干渉し、最適な入射角度に設定できないこともある。このようなときも、上述したように、いくつかのポイントに対して測定を行い、各測定結果を近似式を用いて補正することにより、少なくとも測定に係る精度だけでも向上することが可能になる。
【００７４】
さらに、また、本発明に係る内容はエリプソメータ以外にも、光を照射して測定を行う測定装置及び解析装置、さらには複数の方式で測定行う測定装置、解析装置に適用可能であり、また、解析装置においてもモデルを形成しない方式で解析を行うものにも適用することができる。
【００７５】
例えば、図９に示すラマン分光装置２０に対しても、複数の方式による測定及び解析を行うことで波形分離に係る解析結果を効率良く行うことが可能になる。図９のラマン分光装置２０はレーザ光を照射して測定を行うものであり、ラマン分光装置２０は試料へ向けてレーザ光を照射するレーザ光源２１、試料からの錯乱光の中のラマン錯乱光を分光する回折格子２２、分光された波長毎の光を電気信号に変換するＣＣＤ２３及び変換された電気信号から波形分離を行う解析部２４を備えている。
【００７６】
このようなラマン分光装置２０においても試料の一部へ照射されるレーザ光の状態を調整することで測定時間が相異する２種類の測定を行い、各測定の結果に基づき解析時間が相異する２種類の解析を解析部２４で行うことにより、一方の解析結果を他方の解析結果を近似する近似式を算出するようにしている。また、近似式を算出した後は、短時間の測定できる方式で残りの部分を測定して解析を行い、その結果を近似式で補正することにより解析精度及び解析時間をバランス良く高次元で維持した解析を行える。
【符号の説明】
【００７７】
１  エリプソメータ
３  光照射器
４  ステージ
５  光取得器
５ａ  ＰＥＭ
７  切替器
８  第１分光器
８ｂ  回折格子
９  第２分光器
１０  データ取込機
１１  コンピュータ
１１ｅ  ＣＰＵ
１１ｆ  記憶部
２０  ラマン分光装置
Ｓ  試料
Ｓａ  基板
Ｓｃ  膜層
ｔ１〜ｔｎ  ポイント
Ｐ１〜Ｐ３２  フォトマルチプライヤー
【図１】
2010281838.tif 000004
【図２】
2010281838.tif 000005
【図３】
2010281838.tif 000006
【図４】
2010281838.tif 000007
【図５】
2010281838.tif 000008
【図６】
2010281838.tif 000009
【図７】
2010281838.tif 000010
【図８】
2010281838.tif 000011
【図９】
2010281838.tif 000012