(57)【要約】【課題】エリプソメータを更に改良する。【解決手段】ビーム４を放射する光源２と、ビーム４を偏光し、少なくとも選択角度に従ってサンプル１６を照射する偏光入射ビーム１２を生成する偏光子１０と、照射されたサンプル１６で反射されるビーム２０を受け取り、反射ビーム２０に応答して出力ビーム２８を生成するアナライザ２４と、光源２とサンプル１６の間及び／又はサンプル１６とセンサの間に配置され、選択スポットに従って入射及び／又は反射ビーム１２，２０を集光する少なくとも反射光学要素１４とを備える分光エリプソメータに関する。それは更に、サンプル１６とセンサの間及び／又は光源２とサンプル１６の間に配置されて反射及び／又は入射ビームを集光及び集束する少なくとも第１屈折要素２２を備え、それによりサンプル１６の一方側に少なくとも屈折及び反射要素２２，１４を提供でき、スポットに対して同じ側に光源とセンサを配置できる。【選択図】図１
2004504590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域ビーム（４）を放射可能な光源（２）と、
前記広帯域ビーム（４）を偏光し、少なくとも１つの選択された入射角に従ってサンプル（１６）を照射可能な偏光入射ビーム（１２）を生成する偏光子（１０）と、
このように照射されたサ前記ンプル（１６）によって反射されるビーム（２０）を受け取り、この反射ビーム（２０）に応答して出力ビーム（２８）を生成するアナライザ（２４）と、
前記出力ビームを出力信号に変換するための検出器と、
前記出力信号を処理し、前記サンプル（１６）での前記偏光入射ビーム（１２）の反射によって引き起こされた前記出力ビームの偏光状態における位相変化および振幅変化を決定するための処理手段と、
前記光源（２）と前記サンプル（１６）との間および／または前記サンプル（１６）と前記検出器との間に配置され、選択されたスポットに従って前記入射ビーム（１２）および／または前記反射ビーム（２０）を集光可能である少なくとも１つの反射光学要素（１４）とを備えるタイプの分光エリプソメータであって、
前記分光エリプソメータが、前記反射ビームおよび／または前記入射ビームを集光および集束するために、前記サンプル（１６）と前記検出器との間および／または前記光源（２）と前記サンプル（１６）との間に配置される少なくとも１つの第１屈折光学要素（２２）をさらに備え、それによって少なくとも１つの屈折光学要素（２２）と少なくとも１つの反射要素（１４）とを前記サンプル（１６）の何れかの側に配置可能であり、前記スポットに対して同じ側に配置される前記光源および前記検出器を設置可能であることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項２】
請求項１に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記サンプル（１６）が、前記サンプル（１６）の法線（Ｎ２）に対して大きな入射角（ＡＩ）に従って照射されていることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記入射ビームおよび／または反射ビームが前記反射光学要素（１４）の法線（Ｎ１）に対して小さな入射角（ａ１）を有する一方、前記入射ビームおよび／または反射ビームが前記第１屈折光学要素（２２）に対してほぼ垂直であることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項４】
請求項１に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、検出器、スペクトログラフ、スペクトロメータ、および干渉計などで形成されるグループに属するタイプの光学デバイスに前記アナライザ（２４）を接続可能な第１光ファイバ（３２）を備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項５】
請求項４に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、前記アナライザ（２４）と前記第１光ファイバ（３２）の入口（３４）との間に配置される第２屈折光学要素（３６）をさらに備え、
前記第２屈折光学要素（３６）が、前記アナライザで放射された出力ビームを前記第１光ファイバ（３２）の入口に集光可能であることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項６】
請求項１に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、前記光源（２）を前記偏光子（１０）に接続可能な第２光ファイバ（３）を備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項７】
請求項１に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記第１屈折光学要素（２２）が、単一透過レンズタイプまたは複合透過レンズタイプのレンズであり、好適には最小の偏光効果を備え、関連する光学ユニットを使ってアクロマテック組立体を形成可能であることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項８】
請求項５に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記第２屈折光学要素（３６）が、単一透過レンズタイプまたは複合透過レンズタイプのレンズであり、好適には最小の偏光効果を備え、関連する光学ユニットを使ってアクロマテック組立体を形成可能であることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項９】
請求項１に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記第１屈折光学要素（２２）が、前記偏光入射ビーム（１２）の通過を許容可能にし、前記反射ビーム（２０）の集光を許容可能にする開口を備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、前記偏光子（１０）と前記アナライザ（２４）との間で、光の伝播方向に従って前記サンプル（１６）の上流または下流に配置される補償光学要素（５０）をさらに備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、光の伝播方向に従って前記偏光子（１０）の上流または下流に配置されるブロッキング光学要素（８）を備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、前記第１屈折光学要素（２２）の上流または下流に配置されるブロッキング光学要素（２６）を備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、前記アナライザ（２４）の上流に配置されるブロッキング光学要素（４０）を備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１４】
請求項１０または１１に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記補償光学要素（５０）が、偏光子（１０）の後であると共に前記ブロッキング光学要素（８）の前に配置されていることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１５】
請求項１０または１３に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記補償光学要素（５０）が、前記ブロッキング光学要素（４０）の後であると共に前記アナライザ（２４）の前に配置されていることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記第１屈折光学要素（２２）が、光の伝播方向に従う前記アナライザ（２４）の下流に配置されていることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記偏光子（１０）が、光の伝播方向に従う前記反射要素（１４）の下流に配置されていることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、光の伝播方向に従う前記アナライザ（２４）の下流に取付けられる分散要素（６０）をさらに備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、光の伝播方向に従う前記偏光子（１０）の上流に配置される干渉計（８０）をさらに備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記アナライザ（２４）と前記アナライザに関連する光学要素とに加えて、前記偏光子（１０）と前記偏光子に関連する光学要素とが、１つの同じ光学ヘッド（２００）内に配置されていることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項２１】
請求項２０に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記光学ヘッド（２００）が、前記サンプル上の前記入射ビームを長手方向および／または横方向へ移動させるために、Ｘ軸および／またはＹ軸に従って平行移動可能であることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項２２】
請求項２０に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記光学ヘッド（２００）が、前記サンプル上の入射ビームを高さ方向へ移動させるために、Ｚ軸に従って移動可能であることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、固定されたサンプルホルダ（１８）を備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項２４】
請求項１〜２２のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、Ｘ軸、Ｙ軸、および／またはＺ軸に移動可能であり、および／または、Ｚ軸回りに回転可能であるサンプルホルダを備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか一項に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、前記サンプルの表面にほぼ平行な面に配置され、前記入射ビーム（１２）および前記反射ビーム（２０）を斜め入射で通過させるウインドウ（１９）をさらに備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【請求項２６】
請求項２０に記載の分光エリプソメータにおいて、
前記分光エリプソメータが、前記光学ヘッド（２００）で行われる測定に類似の他のエリプソメトリ測定を可能にするために、前記光学ヘッドの近くに移動可能である他の光学ヘッドを備えることを特徴とする分光エリプソメータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は分光エリプソメータ（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）（偏光解析器、楕円偏光計）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エリプソメトリ（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）（偏光解析法、楕円偏光法）は非破壊光学測定技術であり、その非破壊光学測定技術は、サンプルを照射する入射ビームの偏光状態を、当該サンプルで反射されるビームの偏光状態と比較し、当該サンプルを構成する層および材料の特性に関する情報をこの比較から推定する目的を持っている。
【０００３】
多くの分光エリプソメトリ組立体が既に公知である。
【０００４】
たとえば、米国特許第５６０８５２６号では、分光エリプソメータは、サンプルを照射しようとする偏光入射ビームを生成するために、偏光子によって偏光される広帯域光ビームを放射する光源を備えている。アナライザ（ａｎａｌｙｚｅｒ）（分析器、検光子）は、このように照射されたサンプルによって反射されるビームを受け取り、この反射ビームに応答して出力ビームを生成する。検出器は、サンプルでの偏光入射ビームの反射に起因される出力ビームの偏光状態の位相変化および振幅変化を決定するために、処理手段によって処理可能な信号に、その出力ビームを変換する。
【０００５】
このエリプソメータでは、偏光子とアナライザとの間に配置される全ての光学要素は、法線に対して小さな入射角を有する反射器タイプの光学要素である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなエリプソメータは満足できるものである。それにも関わらず、出願人は、特に、コンパクトさ、および、入射ビームおよび／または反射ビームの透過に関して、詳細には入射ビームおよび／または反射ビームの偏光状態の透過に関して、このエリプソメータをさらに改良する問題を自らに設定した。
【０００７】
本発明はまさにこの問題に解決策を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は分光エリプソメータに関し、分光エリプソメータは、広帯域光ビームを放射可能な光源と、前記広帯域光ビームを偏光し、少なくとも１つの選択された入射角に従ってサンプルを照射可能な偏光入射ビームを生成する偏光子と、
このように照射されたサンプルによって反射されるビームを受け取り、この反射ビームに応答して出力ビームを生成するアナライザと、前記出力ビームを出力信号に変換するための検出器と、前記検出器からの前記出力信号を処理し、前記サンプルでの前記偏光入射ビームの反射によって引き起こされた前記出力ビームの偏光状態における位相変化および振幅変化を決定するための処理手段と、選択されたスポットに従って前記入射ビームおよび／または前記反射ビームを集光するために、前記光源と前記サンプルとの間および／または前記サンプルと前記検出器との間に配置される少なくとも１つの反射光学要素とを備えている。
【０００９】
本発明の一般的な規定によれば、エリプソメータは、前記反射ビームおよび／または前記入射ビームを集光および集束するために、前記サンプルと前記検出器との間および／または前記光源と前記サンプルとの間に配置される少なくとも１つの第１屈折光学要素を備える。
【００１０】
本発明によれば、屈折要素および反射要素をサンプルの何れかの側に配置することによりサンプル上のスポットに対して同じ側に光源および検出器の配置を確保でき、それによってエリプソメータの寸法が著しく減少される。
【００１１】
さらに、従来技術による分光エリプソメータと比較して、特に、米国特許第５６０８５２６号に関して、本発明によるエリプソメータより、入射ビームおよび／または反射ビームの透過が向上可能であり、入射ビームおよび／または反射ビームの偏光での位相変化の影響を回避可能であり、および、エリプソメータのコンパクト性および安定性を向上可能である。
【００１２】
本発明によるエリプソメータの第１態様によれば、第１光ファイバは、検出器、スペクトログラフ、およびスペクトロメータなどによって形成されたグループに属するタイプの光学デバイスにアナライザを接続している。
【００１３】
本発明によるエリプソメータは、アナライザと第１光ファイバの入口との間に配置される第２屈折光学要素を備え、この第２屈折光学要素は、前記アナライザで放射された出力ビームを第１光ファイバの入口に集光できる。
【００１４】
そのような第２屈折光学要素が有する利点は、第２屈折光学要素が、光ファイバの入口に対してアナライザで放射された出力ビームの適用を可能とし、その場合が起これば、サンプル上の深さ（すなわち、直交座標系ＸＹＺの場合にはＺ方向）の差を補償するような適応を可能とすることである。
【００１５】
本発明によるエリプソメータの第２態様によれば、第２光ファイバが光源を偏光子に接続している。
【００１６】
実際に、第１屈折光学要素および／または第２屈折光学要素は、単一透過レンズまたは複合透過レンズであり、好適には最小の偏光効果を有し、関連する光学ユニットを使ってアクロマテック組立体を形成できる。さらに、屈折光学ユニットは、系の光透過を向上するために反射防止コーティングを備えることができる。
【００１７】
本発明の他の態様によれば、第１屈折光学要素は、偏光入射ビームがサンプルに向けて通過するのを許容可能であり、反射ビームをアナライザに集光するために反射ビームを集束可能である開口を備える。
【００１８】
本発明の他の特徴によれば、エリプソメータは、偏光子とアナライザとの間で、光の伝播方向に従ってサンプルの上流または下流に配置される補償光学要素をさらに備える。そのような補償光学要素は、アクロマテック（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）（色収差のない、無色の）、回転可能、および／または取外し可能であることがある。
【００１９】
また、本発明のさらに他の特徴によれば、本発明によるエリプソメータは、偏光子の屈曲、偏位、および色収差なしに、光源および偏光子で放射された迷放射線を除去するために、および、光源の画像を一定に維持するために、光の伝播方向に従って偏光子の下流に配置されるブロッキング光学要素を備える。
【００２０】
アナライザとアナライザに関連する光学要素とに加えて、偏光子と偏光子に関連する光学要素とが、１つの同じ光学ヘッドに配置され、それによって本発明によるエリプソメータのコンパクト性をさらに向上することは有利である。
【００２１】
光学ヘッドがＸ軸および／またはＹ軸に従って平行移動可能であるので、サンプル上の入射ビームが長手方向および／または横方向に移動させられることは好ましい。
【００２２】
光学ヘッドがＺ軸方向に移動可能であるので、サンプル上の入射ビームが高さ方向に移動されることは好ましい。
【００２３】
実際に、エリプソメータは、固定され、および／または、Ｘ軸、Ｙ軸および／またはＺ軸方向に移動可能であり、および／または、Ｚ軸回りに回転可能であるサンプルホルダを備える。
【００２４】
本発明の他の態様によれば、エリプソメータは、サンプルの表面にほぼ平行な面に配置され、入射ビームおよび反射ビームが斜め入射で通過するウインドウを備える。
【００２５】
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および図面を考慮して明らかになるだろう。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図面は、明確な性質を備える要素を含む。これらの要素は、必要に応じて、本発明の理解を助けると共に本発明を規定するのに利用できるだろう。
【００２７】
図１を参照して、本発明によるエリプソメータ１は、広帯域光ビーム４を放射する光源２を備える。この光源２は、たとえば、紫外線、可視光線、および／または近赤外線内の広帯域周波数成分を具備する放射線を放射するキセノンアークランプである。
【００２８】
１つの変形例として、光源は、キセノンランプとほぼ同様なスペクトル範囲に及ぶために、重水素放電管と組合わされるタングステンランプであっても良い。
【００２９】
本発明における第１の実施の形態によれば、広帯域光ビーム４は、集光手段６により集光されて入口用スロット８により範囲を定められた後に、偏光子１０に伝播される。偏光子１０を離れた光ビーム１２は、既知の偏光状態で測定ビームを構成する偏光入射ビームになる。
【００３０】
偏光入射ビームのサイズを制限して２つの偏光状態が重なり合うのを防止するために、偏光子１０が円形開口を有することは好ましい。偏光子の円形開口の直径は、１ｍｍのオーダーであり、スロット８と偏光子１０との間の距離は５０ｍｍのオーダーである。
【００３１】
１つの変形例（図２）として、光源２で放射されたビーム４を、光ファイバ３を介して偏光子１０を通るように送ることができる。
【００３２】
このような状況下では、光源２が、以下でより詳細に記述されるように、オフセットされることは有利である。
【００３３】
図１または図２を参照して、偏光入射ビーム１２は、小さな入射角ａｌ（すなわち、ミラー１４の反射面に対する法線Ｎｌに近い）でミラー１４に当る。ミラー１４は、たとえば、楕円面鏡である。ミラー１４は、小さなスポット（たとえば、２５μ×２５μの正方形）に従って入口用スロット８の画像をサンプル１６に投射する。偏光入射ビーム１２は、サンプルの法線Ｎ２に対してより大きな入射角ＡＩでサンプル１６に投射される。
【００３４】
たとえば、ミラー１４の開口数は０．１５°のオーダーであり、サンプル１６への法線Ｎ２に対して偏光入射ビーム１２の入射角ＡＩは６３．５°〜８０．５°のオーダーである。
【００３５】
サンプル１６は、たとえば、透明基板上に堆積された少なくとも１つの薄い層を有する半導体材料から製造される。サンプルは、入射ビームを受け取る前面ＦＡＶと、サンプルホルダに接触する後面ＦＡＲとを備える。任意のタイプで任意の材料から製造されるサンプル用の用途を本発明が有することは全く明白である。
【００３６】
サンプル１６はサンプルホルダ１８上に配置される。サンプルホルダ１８は、固定されていても良いし、および／または、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に従って正規直交座標系で移動可能であっても良いし、および／または、回転可能であっても良い。同様に、サンプルホルダは、吊り下げられていても良い。
【００３７】
本発明における他の実施の形態（図３）によれば、エリプソメトリ測定は、本出願人により２０００年５月２６日に出願されて出願番号００　０６７７１を受け、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｓａｍｐｌｅ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ａ ｃｈａｍｂｅｒ ｏｒ ｔｈｅ ｌｉｋｅ（チャンバなどに含まれるサンプル用のエリプソメトリ測定方法および装置）」と題するフランス国出願に記述されているように、ウインドウまたはポート１９を介して達成される。
【００３８】
ウインドウ１９は、サンプル１６の表面とほぼ平行な面に配置される。たとえば、ウインドウ１９は、サンプルが配置されているチャンバ（図示せず）を少なくとも部分的に塞いでいる。たとえば、ウインドウ１９は、紫外線において等方的で透明なシリカタイプの材料から作られる。
【００３９】
入射ビーム１２および反射ビーム２０は斜め入射でウインドウを通過する。
【００４０】
図１〜図３のうち少なくとも何れか１つを参照して、屈折（または透過）光学要素２２は、サンプルで反射されたビーム２０を（適切な場合にはウインドウ１９を介して）受け取る。それから、この屈折光学要素２２は、アナライザ２４を介して反射ビーム２０を集光する。
【００４１】
本発明によれば、屈折要素および反射要素がサンプルの何れかの側に配置されていることよって、サンプル上のスポットに対して同じ側に光源および検出器の配置を確保でき、それによってエリプソメータの寸法が著しく減少される。
【００４２】
さらに、米国特許第５６０８５２６号と比較して、屈折光学要素２２は、サンプルとアナライザとの間に配置された集光ミラーと、それに続くミラーとに置き換わっている。従って、屈折光学要素２２によって、本発明による分光エリプソメータがよりコンパクトになり、入射ビームおよび／または反射ビームの透過は、特に、反射ビームの偏光状態の透過は、反射要素で一般的に生成される偏光の位相変化の影響を透過レンズが最小にする限りにおいて向上される。
【００４３】
実際に、スロットタイプのブロッキング要素３０はアナライザ２４の下流に設けられている。このスロット３０は分光計（図示せず）のものであっても良い。
【００４４】
１つの変形例として、アナライザ２４で放射されるビーム２８は、スロット３０を介して光ファイバ３２に送られる。
【００４５】
スロット３０の開口が光ファイバ３２の入口３４に合わせて変えられることが好ましい。
【００４６】
スロットタイプのブロッキング光学要素２６が、サンプルで反射されたある種の放射線を阻止するために、光の伝播方向に従って屈折光学要素２２の下流に配置されることは好ましい。
【００４７】
スロット２６の幅は、サンプルで反射されたビームに関連する入射角を決定し、スロットの中心の配置は、反射ビームの測定に関連する平均入射角を決定する。
【００４８】
起動手段（図示せず）が、スロット２６の幅のみならず、その中心の配置を制御するために設けられることは好ましい。
【００４９】
幾つかの実施の形態では、スロット２６の幅および中心が固定されている。
【００５０】
図４を参照すると、図１の分光エリプソメータの変形例が示されており、この例では、屈折／透過光学要素２２が、戻り経路（すなわちサンプルとアナライザとの間）に置かれた場所に対して、外方経路（すなわち偏光子とサンプルとの間）に配置されている。
【００５１】
図１のエリプソメータの要素２，４，６，８，１０は図４に示されている。偏光入射ビーム１２は、サンプルの法線Ｎ２に対して入射上げ角ＡＩで屈折／透過光学要素２２を介して、サンプル１６に集束される（たとえば７１°）。
【００５２】
反射ビーム２０は、ミラー１４で集光されるので、その時にアナライザ２４の方向に向けられる。
【００５３】
ブロッキング要素２６は、アナライザ２４で解析されるようにする反射ビーム２０の放射線を規定するために、ミラー１４に近接して配置されている。
【００５４】
そこにはまた、屈折要素２２および反射要素１４は、エリプソメータの照射アームおよび解析アームを同じ側に配置するような方法で、サンプルの何れかの側に配置される。
【００５５】
図５を参照すると、図のエリプソメータの変形例が示されており、この変形例では、他の屈折／透過光学要素３６がアナライザ２４と光ファイバ３２の入口３４との間に配置されている。この屈折／透過光学要素３６は、アナライザによって放射される出力ビーム２８を、光ファイバ３２の入口３４に集光する。そのような屈折／透過光学要素３６が有する利点は、光ファイバの入口に対して、アナライザで放射される出力ビームの適応を可能とし、それによって、このような場合が起きれば、サンプル上の深さ（すなわち、直交座標系ＸＹＺの場合にはＺ軸方向）の差を補償する適応を可能とすることである。
【００５６】
屈折／透過光学要素３６および／または屈折／透過光学要素２２が、単純透過レンズまたは複合透過レンズであることは好ましく、最小偏光効果を有することは好ましい。その屈折／透過光学要素が複合である場合には、レンズ２２またはレンズ３６は、関連する光学ユニットを備えるアクロマテック組立体（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を形成する。さらに、屈折光学ユニットは、この系の光透過を向上するために、反射防止コーティングを有することができる。屈折／透過光学要素２２は、偏光子で放射された入射ビーム１２がサンプルに向けて通過するのを許容でき、および、アナライザ２４に向けて集光するために、サンプルで放射された反射ビーム２０を集光するのを許容できる開口に従って規定され得る。
【００５７】
図６を参照すると、図４を参照して記述されたエリプソメータの変形例が記述され、この変形例では、透過レンズ３６が、スロット３０と光ファイバ３２の入口３４との間で導入されている。
【００５８】
図７を参照すると、図１のエリプソメータの変形例が示され、この変形例では、偏光子１０がミラー１４とサンプル１６との間に配置されている。全く明白であることは、この配置が、他の図面で記述された変形例との組合せで使用可能なことである。
【００５９】
図８を参照すると、本発明によるエリプソメータの他の変形例が示され、この変形例ではレンズ２２が、光の伝播方向に従ってアナライザ２４の下流に配置されている。全く明白であることは、この配置が、他の例と同様に、他の図面で記述された変形例との組合せで使用可能なことである。
【００６０】
図９を参照すると、図５を参照して記述されたエリプソメータの他の変形例が示されている。この変形例では、ブロッキング要素は、図５のエリプソメータにおけるように下流に配置される代わりに、透過レンズ２２の上流（光の伝播方向に従って）に配置されている。さらに、ブロッキング要素４０はアナライザ２４の上流に配置されている。
【００６１】
ブロッキング要素２６，４０，３０は最適な方法で反射ビームの阻止を可能とする。
【００６２】
図１０を参照すると、分光エリプソメータの他の変形例が記述され、この変形例では、図９のエリプソメータと比較して、ブロッキング要素４０が除去され、ブロッキング要素８が、図９で参照されるように上流に配置される代わりに、偏光子１０の下流に配置されている。
【００６３】
光の伝播方向に従って偏光子の下流にブロッキング要素８を配置することによって、光源および偏光子で放射された迷放射線を除去すること、および、偏光子の屈曲、偏位、および色収差なしに、光源の画像を一定に維持することが可能になる。
【００６４】
図１１を参照すると、本発明による分光エリプソメータの他の変形例が示されている。この変形例では、図１０を参照して記述されたものと比較して、アナライザ２４の上流には補償板５０に続くブロッキング要素４０が配置されている。補償要素５０はミラーから成る。補償要素５０の機能は、測定されるサンプルの性質に関係なく、最適な測定条件でそれを配置するために、既知の値の偏光の位相を変えることである。
【００６５】
図１２を参照すると、本発明による分光エリプソメータの他の変形例が示され、この変形では補償要素５０が偏光子１０とブロッキング要素８との間に配置されている。
【００６６】
図１３を参照すると、本発明によるエリプソメータの変形例が示され、この変形例では入射ＡＩの波長／角度の交差分散の機能が、光の伝播方向に従ってスロット３０の下流に配置されたアレイ６０によって生成される。アレイ６０は、ＣＣＤマトリックスタイプの検出器７０上に水平方向スペクトル分散７２と、入射角に従う垂直方向分散７４とを生成可能な垂直ライン６２を備えている。
【００６７】
図１３による実施の形態では、この機能がアレイ６０およびマトリックス検出器７０によって提供されるので、全ての入射角を得るためにスロットは設けられていない。全く明白なことは、光源側では当該光源をオフセットするために光ファイバを使用することができることである。同様に、光ファイバの助けを借りて、検出側でアレイ、検出器、スペクトログラフなどのような要素をオフセットすることが可能である。
【００６８】
図１４を参照すると、本発明によるエリプソメトリ組立体が示され、この組立体では光源２が赤外線内で放射可能である。
【００６９】
組立体は、マイケルソンタイプの干渉計８０を提供する。干渉計８０は、オーダー８４に対して移動可能な少なくとも１つのミラー８２を備えている。
【００７０】
ここでは偏光子１０は、グリッドを有するタイプのものであり、ＩＲ内で互換性がある。
【００７１】
検出器側には、レンズ２２と、アナライザ２４、好ましくは、アナライザ２４の上流に配置されたスロット９０に加えてグリッドを有するアナライザ２４とが設けられている。本出願人によって２０００年７月１７日に出願されて出願番号００　０９３１８を受けて、「Ｈｉｇｈ ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ（高度な空間分解能の赤外線エリプソメータ）」と題するフランス国出願を参照して記述されるように、スロット９０は、サンプルの後面からの迷放射線を除去するために、カッタタイプまたはブロッキング要素タイプである。
【００７２】
この組立体では、検出器１２０が、水銀−カドミウム−テルル、液体窒素、または同様のタイプの検出器であることは好ましく、赤外線での作動と互換性があることは好ましい。
【００７３】
ミラー１００が、アナライザ２４で放射されたビームを検出器１２０に集束することは有利である。入射角を選択するためのデバイス１１０が、検出器での測定のために、入射角の選択された範囲内において斜め入射でサンプルによって反射される放射線のみを選択するように、ミラー１００に結合されるのは好ましい。
【００７４】
図１〜図１４を参照して記述された組立体では、サンプル上のスポットに対して同じ側に光源および検出器を配置するために、詳細にはエリプソメータの寸法を減少して空間および質量の節約を提供するために、屈折要素および反射要素２２，１４がそれぞれサンプルの何れかの側に配置されることは有利である。
【００７５】
さらに、光源側および／または検出器側での光ファイバの使用によっても、ある距離に光学装置をオフセットすること、および、簡単に多重化することが可能になり、それによって時間の節約もまた提供される。
【００７６】
さらに、出願人が気付いたことは、サンプルに対して照射アームおよび解析アームを同じ側に配置することにより、当該照射アームおよび解析アームが、Ｘ軸、Ｙ軸、および／またはＺ軸に従って配置可能なエリプソメトリボックス内に収容される１つの同じ光学ヘッドに配置され得ることである。
【００７７】
図１５Ａ〜図１５Ｄを参照すると、こられの図は、本発明による分光エリプソメータの照射アームおよび解析アームを含むような光学ヘッド２００を示している。ヘッドまたはボックス２００は、たとえば、高さ２００ｍｍ、長さ３１５ｍｍ、および、幅８３ｍｍのほぼ平行六面体形状のものである。ボックス２００が、サンプルに対する法線に配置されるようにされたカメラ２１をさらに備えることは有利である。
【００７８】
偏光入射ビーム１２が、サンプルに向けて通過可能であり、アナライザ２４を介して反射ビームを集光／集束可能であるように変更された開口を、透過レンズ２２が備えることは好ましい。
【００７９】
偏光子１０と、照射アームの関連要素とが、第１支持体２２０に配置されている。支持体２２０は、図１〜図１４に関して示されたように、エリプソメトリ測定を行うような方法でサンプルおよびミラー１４に関して配置される。支持体２２０は、適切な固定手段の助けを借りてボックスに固定される。
【００８０】
同様に、アナライザ２４と、解析アームの関連要素とが、第２支持体２３０に配置される。支持体２３０は、図１〜図１４に関して示されたように、エリプソメトリ測定を行うような方法でサンプルおよびレンズ２２に関して配置される。支持体２３０は、適切な固定手段の助けを借りてボックスに固定される。
【００８１】
実際に、支持体２２０は、偏光子１０およびブロッキング要素８を備える。照射アームが、ボックスの内部に収容される光ファイバ３を介して光源２に接続され、その内部の一端がボックス２００の外部にこうして配置された光源に接続されることは有利である。
【００８２】
実際に、支持体２３０はアナライザ２４、ブロッキング要素２６、ブロッキング要素４０、およびレンズ３６を備える。スペクトロメータ（ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）（分光計、分光器）（図示せず）が、ボックスの外部に配置され、光ファイバ３２によって支持体２３０に接続されることは好ましい。
【００８３】
同様に、検出器および処理手段（図示せず）は、ボックス２００の外部に配置され、光ファイバ３，３２を介してボックスに接続される。
【００８４】
図１６Ａ〜図１６Ｄを参照すると、ボックス２００は、サンプル上の入射ビームを長手方向、横方向、および／または垂直方向に移動させるために、Ｘ軸、Ｙ軸、および／またはＺ軸に従って平行移動可能である。
【００８５】
ボックスの側に、サンプルホルダ１８を固定状態にすることができる。また、サンプルホルダ１８がＸ軸、Ｙ軸、および／またはＺ軸に平行移動可能であることは好ましい。さらに、サンプルホルダは垂直軸（Ｚ軸）のまわりで回転可能である。サンプルホルダは、たとえば、直径３００ｍｍの円形サンプルを支持可能である。
【００８６】
照射アームおよび解析アームを支持するエリプソメトリ用のそのようなヘッドまたはボックスが有する利点は、本発明によるエリプソメータのコンパクト性をさらに向上させることである。また、そのようなヘッド２００は、交換可能で多重化可能な遠距離光学デバイス（光源、検出器、スペクトログラフ（ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｐｈ）（分光器、分光写真器）、処理手段、…）に光ファイバで接続されている。
【００８７】
Ｘ軸および／またはＹ軸および／またはＺ軸への平行移動におけるヘッド２００の移動手段２４０，２５０，２６０はそれぞれ、ベルト、ウォームネジ（ｅｎｄｌｅｓｓ ｓｃｒｅｗ）、または、それらと等価物を具備する手段であることがある。
【００８８】
Ｘ軸への移動は、たとえば、３００ｍｍのオーダーであり、Ｙ軸への移動は５００ｍｍのオーダーであり、Ｚ軸への移動は１００ｍｍのオーダーである。
【００８９】
ヘッドの移動手段のみならずヘッド２００およびサンプルホルダ１８がプレート２７０に配置されることは好ましい。
【００９０】
１つの変形例として、本発明によるエリプソメータは、光学ヘッド２００と類似する他の光学ヘッド（図示せず）を備えることができる。この他の光学ヘッドは、光学ヘッド２００で行われる測定に類似した他のエリプソメトリ測定を行うために、光学ヘッド２００の近くに移動可能である。
【００９１】
他の構成要素が、図１〜図１６を参照して記述されるような要素を使って可能であることは全く明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエリプソメータであり、偏光子とサンプルとの間に配置される反射要素、および、サンプルとアナライザとの間に配置されふ屈折要素を有するエリプソメータを概略的に示す図である。
【図２】光源で放射された照射ビームをサンプルに向けて送る光ファイバを使って図１のエリプソメータを概略的に示す図である。
【図３】本発明によるエリプソメータであり、ウインドウを介して行われたエリプソメトリ測定を使って図１のエリプソメータを概略的に示す図である。
【図４】本発明による分光エリプソメータであり、偏光子とサンプルとの間に配置される屈折要素、および、サンプルとアナライザとの間に配置される反射要素を有する分光エリプソメータを概略的に示す図である。
【図５】本発明によるエリプソメータであり、アナライザと光ファイバの入口との間に配置される他の屈折要素が追加された図１のエリプソメータを概略的に示す図である。
【図６】本発明によるエリプソメータであり、アナライザと光ファイバの入口との間に配置される他の屈折要素が追加された図４のエリプソメータを概略的に示すずである。
【図７】本発明によるエリプソメトリ組立体であり、偏光子が反射要素とサンプルとの間に配置されているエリプソメトリ組立体を示す図である。
【図８】本発明によるエリプソメトリ組立体であり、アナライザが屈折要素の上流に置かれているエリプソメトリ組立体を示す図である。
【図９】本発明による変形例であり、サンプルとアナライザとの間に置かれている屈折要素の上流にブロッキング要素が配置されている変形例を示す図である。
【図１０】本発明による変形例であり、ブロッキング要素が偏光子の下流に配置されている変形例を示す図である。
【図１１】本発明による変形例であり、補償要素がアナライザの上流に配置されている変形例を示す図である。
【図１２】本発明による変形例であり、補償要素が偏光子の下流に配置されている変形例を示す図である。
【図１３】本発明による変形例であり、入射角に従って交差されるスペクトル分散をアレイが確保している変形例を概略的に示す図である。
【図１４】本発明によるエリプソメトリ組立体の機能であり、赤外線でのエリプソメトリ組立体の機能を示す図である。
【図１５Ａ】アナライザ、偏光子、および、関連する光学ユニットを含む光学ヘッドを概略的に示すが、異なる要素を固定するための手段が示されていない図である。
【図１５Ｂ】アナライザ、偏光子、および、関連する光学ユニットを含む光学ヘッドを概略的に示すが、異なる要素を固定するための手段が示されていない図である。
【図１５Ｃ】アナライザ、偏光子、および、関連する光学ユニットを含む光学ヘッドを概略的に示すが、異なる要素を固定するための手段が示されていない図である。
【図１５Ｄ】アナライザ、偏光子、および、関連する光学ユニットを含む光学ヘッドを概略的に示すが、異なる要素を固定するための手段が示されていない図である。
【図１６Ａ】本発明による光学ヘッドの移動を示す図である。
【図１６Ｂ】本発明による光学ヘッドの移動を示す図である。
【図１６Ｃ】本発明による光学ヘッドの移動を示す図である。
【図１６Ｄ】本発明による光学ヘッドの移動を示す図である。
【符号の説明】
２　　　　光源
３　　　　第２光ファイバ
４　　　　広帯域ビーム
８　　　　ブロッキング光学要素
１２　　　偏光入射ビーム
１４　　　反射光学要素
１６　　　サンプル
１９　　　ウインドウ
２０　　　反射ビーム
２１　　　第１屈折光学要素
２８　　　出力ビーム
３２　　　第１光ファイバ
３４　　　入口
３６　　　第２屈折光学要素
４０　　　ブロッキング光学要素
５０　　　補償光学要素
６０　　　分散要素
８０　　　干渉計
２００　　光学ヘッド
ａｌ　　　小さな入射角
ＡＩ　　　大きな入射角
Ｎ１　　　法線
Ｎ２　　　法線
【国際公開パンフレット】
2004504590.tif 000003
2004504590.tif 000004
2004504590.tif 000005
2004504590.tif 000006
2004504590.tif 000007
2004504590.tif 000008
2004504590.tif 000009
2004504590.tif 000010
2004504590.tif 000011
2004504590.tif 000012
2004504590.tif 000013
2004504590.tif 000014
2004504590.tif 000015
2004504590.tif 000016
2004504590.tif 000017
2004504590.tif 000018
2004504590.tif 000019
2004504590.tif 000020
2004504590.tif 000021
2004504590.tif 000022
2004504590.tif 000023
2004504590.tif 000024
2004504590.tif 000025
2004504590.tif 000026
2004504590.tif 000027
2004504590.tif 000028
2004504590.tif 000029
2004504590.tif 000030
2004504590.tif 000031
2004504590.tif 000032
2004504590.tif 000033
2004504590.tif 000034
2004504590.tif 000035
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004504590.tif 000036
2004504590.tif 000037
【国際調査報告】
2004504590.tif 000038
2004504590.tif 000039
2004504590.tif 000040
2004504590.tif 000041
2004504590.tif 000042
2004504590.tif 000043