【手続補正書】
【提出日】平成17年2月14日(2005.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】偏光解析方法及び光学的膜厚測定装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の膜を表面に有する被測定物に所定波長の楕円偏光状態の入射光を所定入射角で照射した時に、前記被測定物から反射する反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分の位相差（Δ）に基づく値及び振幅比（Ψ）に基づく値を理論計算により求めて基準データを得るとともに、
実際に前記被測定物に前記入射光を照射した時に反射する反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分の位相差（Δ）に基づく値及び振幅比（Ψ）に基づく値を測定によって求めて、前記基準データと比較することにより、前記膜の解析を行う偏光解析方法において、
前記基準データを得る際に、前記ｐ偏光成分の反射面と、前記ｓ偏光成分の反射面とを異ならせて前記理論計算を行うことを特徴とする偏光解析方法。
【請求項２】
請求項１記載の偏光解析方法において、
前記比較は少なくとも２つ以上の波長に基づいてなされることを特徴とする偏光解析方法。
【請求項３】
請求項１記載の偏光解析方法において、
前記比較は少なくとも２つ以上の入射角に基づいてなされることを特徴とする偏光解析方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載の偏光解析方法において、
前記位相差（Δ）に基づく値はcos Δであり、前記振幅比（Ψ）に基づく値はtan Ψであることを特徴とする偏光解析方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載の偏光解析方法において、
前記被測定物が、
最上層に形成され、光透過性の高い高光透過性材料で構成された第１層と、
前記第１層の下に設けられ、光透過性の高い高光透過性材料と、光透過性の低い低光透過性材料とで構成される第２の層と、
第２の層の下に設けられ、光透過性の高い高光透過性材料で構成される第３層と、
前記第３層の下に設けられ、光透過性の低い低光透過性材料からなる基板と
を有することを特徴とする偏光解析方法。
【請求項６】
請求項５記載の偏光解析方法において、
前記第２層は、前記高光透過性材料と、前記低光透過性材料が、層平面方向に交互に配置された直線状配線構造を有し、
前記ｐ偏光成分の偏光面は前記直線状配線と平行であることを特徴とする偏光解析方法。
【請求項７】
請求項６記載の偏光解析方法において、
前記基板と前記第３層との間に、光透過性の高い高光透過性材料と、光透過性の低い低光透過性材料が、層平面方向に交互に配置された直線状配線構造を少なくとも表面に有する第４層を有し、
前記第４層の直線状配線の方向は、前記第２層の直線状配線の方向と直交する方向であることを特徴とする偏光解析方法。
【請求項８】
請求項７記載の偏光解析方法において、
前記ｓ偏光成分は、前記第２層上で反射し、前記ｐ偏光成分は前記第２層を透過し、前記第４層上で反射することを特徴とする偏光解析方法。
【請求項９】
請求項５〜８いずれか一項記載の偏光解析方法において、
前記理論計算における前記第２層は、前記ｐ偏光成分に対する屈折率と、前記ｓ偏光成分に対する屈折率とが異なることを特徴とする偏光解析方法。
【請求項１０】
請求項５〜９いずれか１項記載の偏光解析方法において、
前記光透過性の低い低光透過性材料が金属配線材料であり、前記光透過性の高い高光透過性材料が絶縁性材料であることを特徴とする偏光解析方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０いずれか１項記載の偏光解析方法において、
前記測定対象の膜は第１層から第４層の少なくともいずれか１つであって、前記測定対象の膜の膜厚、屈折率、断面形状の少なくともいずれか一つを測定することを特徴とする偏光解析方法。
【請求項１２】
測定対象の膜を表面に有する被測定物に所定波長の楕円偏光状態の入射光を所定入射角で照射した時に、前記被測定物から反射する反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分の位相差（Δ）に基づく値及び振幅比（Ψ）に基づく値を理論計算により求めて得られた基準データと、
実際に前記被測定物に前記入射光を照射した時に反射する反射光を測定し、当該測定された反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分の位相差（Δ）に基づく値及び振幅比（Ψ）に基づく値と、
を比較し、前記膜の解析を行う光学的膜厚測定装置において、
前記基準データが、前記ｐ偏光成分の反射面と、前記ｓ偏光成分の反射面とを異ならせて前記理論計算を行い求めたものであることを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の光学的膜厚測定装置において、
前記比較は少なくとも２つ以上の波長に基づいてなされることを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の光学的膜厚測定装置において、
前記比較は少なくとも２つ以上の入射角に基づいてなされることを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、
前記位相差（Δ）に基づく値はcos Δであり、前記振幅比（Ψ）に基づく値はtan Ψであることを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項１６】
請求項１２〜１５いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、
前記被測定物が、
最上層に形成され、光透過性の高い高光透過性材料で構成された第１層と、
前記第１層の下に設けられ、光透過性の高い高光透過性材料と、光透過性の低い低光透過性材料とで構成される第２の層と、
第２の層の下に設けられ、光透過性の高い高光透過性材料で構成される第３層と、
前記第３層の下に設けられ、光透過性の低い低光透過性材料からなる基板と
を有することを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の光学的膜厚測定装置において、
前記第２層は、前記高光透過性材料と、前記低光透過性材料が、層平面方向に交互に配置された直線状配線構造を有し、
前記ｐ偏光成分の偏光面は前記直線状配線と平行であることを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の光学的膜厚測定装置において、
前記基板と前記第３層との間に、光透過性の高い高光透過性材料と、光透過性の低い低光透過性材料が、層平面方向に交互に配置された直線状配線構造を少なくとも表面に有する第４層を有し、
前記第４層の直線状配線の方向は、前記第２層の直線状配線の方向と直交する方向であることを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の光学的膜厚測定装置において、
前記ｓ偏光成分は、前記第２層上で反射し、前記ｐ偏光成分は前記第２層を透過し、前記第４層上で反射することを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項２０】
請求項１６〜１９いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、
前記理論計算における前記第２層は、前記ｐ偏光成分に対する屈折率と、前記ｓ偏光成分に対する屈折率とが異なることを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項２１】
請求項１６〜２０いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、
前記光透過性の低い低光透過性材料が金属配線材料であり、前記光透過性の高い高光透過性材料が絶縁性材料であることを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【請求項２２】
請求項１２〜２１いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、
前記測定対象の膜は第１層から第４層の少なくともいずれか１つであって、前記測定対象の膜の膜厚、屈折率、断面形状の少なくともいずれか一つを測定することを特徴とする光学的膜厚測定装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光解析方法及び光学的膜厚測定装置に係り、特に半導体装置の製造工程における膜厚測定や、エッチング形状等の断面形状の測定に好適な偏光解析方法及び光学的膜厚測定装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、多層配線上に形成された膜の膜厚測定及び断面形状測定を、非破壊かつ高スループットで行うことのできる偏光解析方法及び光学的膜厚測定装置を提供しようとするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
請求項１１の発明は、請求項１〜１０いずれか１項記載の偏光解析方法において、前記測定対象の膜は第１層から第４層の少なくともいずれか１つであって、前記測定対象の膜の膜厚、屈折率、断面形状の少なくともいずれか一つを測定することを特徴とする。
請求項１２の発明は、測定対象の膜を表面に有する被測定物に所定波長の楕円偏光状態の入射光を所定入射角で照射した時に、前記被測定物から反射する反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分の位相差（Δ）に基づく値及び振幅比（Ψ）に基づく値を理論計算により求めて得られた基準データと、実際に前記被測定物に前記入射光を照射した時に反射する反射光を測定し、当該測定された反射光のｐ偏光成分とｓ偏光成分の位相差（Δ）に基づく値及び振幅比（Ψ）に基づく値と、を比較し、前記膜の解析を行う光学的膜厚測定装置において、前記基準データが、前記ｐ偏光成分の反射面と、前記ｓ偏光成分の反射面とを異ならせて前記理論計算を行い求めたものであることを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１２記載の光学的膜厚測定装置において、前記比較は少なくとも２つ以上の波長に基づいてなされることを特徴とする。
請求項１４の発明は、請求項１２記載の光学的膜厚測定装置において、前記比較は少なくとも２つ以上の入射角に基づいてなされることを特徴とする。
請求項１５の発明は、請求項１２〜１４いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、前記位相差（Δ）に基づく値はcos Δであり、前記振幅比（Ψ）に基づく値はtan Ψであることを特徴とする。
請求項１６の発明は、請求項１２〜１５いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、前記被測定物が、最上層に形成され、光透過性の高い高光透過性材料で構成された第１層と、前記第１層の下に設けられ、光透過性の高い高光透過性材料と、光透過性の低い低光透過性材料とで構成される第２の層と、第２の層の下に設けられ、光透過性の高い高光透過性材料で構成される第３層と、前記第３層の下に設けられ、光透過性の低い低光透過性材料からなる基板とを有することを特徴とする。
請求項１７の発明は、請求項１６記載の光学的膜厚測定装置において、前記第２層は、前記高光透過性材料と、前記低光透過性材料が、層平面方向に交互に配置された直線状配線構造を有し、前記ｐ偏光成分の偏光面は前記直線状配線と平行であることを特徴とする。
請求項１８の発明は、請求項１７記載の光学的膜厚測定装置において、前記基板と前記第３層との間に、光透過性の高い高光透過性材料と、光透過性の低い低光透過性材料が、層平面方向に交互に配置された直線状配線構造を少なくとも表面に有する第４層を有し、前記第４層の直線状配線の方向は、前記第２層の直線状配線の方向と直交する方向であることを特徴とする。
請求項１９の発明は、請求項１８記載の光学的膜厚測定装置において、前記ｓ偏光成分は、前記第２層上で反射し、前記ｐ偏光成分は前記第２層を透過し、前記第４層上で反射することを特徴とする。
請求項２０の発明は、請求項１６〜１９いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、前記理論計算における前記第２層は、前記ｐ偏光成分に対する屈折率と、前記ｓ偏光成分に対する屈折率とが異なることを特徴とする。
請求項２１の発明は、請求項１６〜２０いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、前記光透過性の低い低光透過性材料が金属配線材料であり、前記光透過性の高い高光透過性材料が絶縁性材料であることを特徴とする。
請求項２２の発明は、請求項１２〜２１いずれか１項記載の光学的膜厚測定装置において、前記測定対象の膜は第１層から第４層の少なくともいずれか１つであって、前記測定対象の膜の膜厚、屈折率、断面形状の少なくともいずれか一つを測定することを特徴とする。