(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層膜製造装置により基板上に順次形成される１または複数の層をサンプルとして測定する光学測定システムであって、
測定光を発生する光源と、
前記測定光を前記サンプルに照射して生じる反射光または透過光を観測光として受光する受光部と、
前記サンプルに新たに形成された最上層の光学特性を示す第１のマトリックスと、前記サンプルの最上層から順次隣接する１または複数の層のそれぞれの光学特性を示す１または複数の第２のマトリックスと、前記第１のマトリックスおよび前記１または複数の第２のマトリックスが対応する層以外の層の光学特性を示す第３のマトリックスとに基づいて理論干渉スペクトルを生成する生成部とを備え、前記第１のマトリックスは、前記サンプルの最上層の膜厚をパラメータとして含み、前記１または複数の第２のマトリックスの各々は、対応するそれぞれの層の膜厚をパラメータとして含み、
前記理論干渉スペクトルと前記観測光のスペクトルである実測干渉スペクトルとが合致するように、前記第１のマトリックスおよび前記１または複数の第２のマトリックスに含まれるそれぞれの膜厚を更新することで、当該それぞれの膜厚を決定するフィッティング部と、
前記フィッティング部により決定された膜厚を用いて、前記第３のマトリックスに対応する層と前記１または複数の第２のマトリックスに対応する層のうち少なくとも最下層とを合成された単一の層とみなして、前記第３のマトリックスを当該単一の層の光学特性を示すように更新する更新部とを備え、
前記基板上に予め定められた数の層が形成されると、前記生成部および前記フィッティング部による膜厚の決定処理を開始し、
前記更新部は、サンプルの形成により前記第２のマトリックスに対応する層として最下層から所定数の層が含まれるようになると、当該最下層から所定数の層をまとめて、前記第３のマトリックスとして更新する、光学測定システム。
【請求項２】
前記第３のマトリックスの要素数は、更新の前後において維持される、請求項１に記載の光学測定システム。
【請求項３】
前記生成部は、前記サンプルの最上層の屈折率を取得し、当該取得した屈折率に基づいて前記第１のマトリックスを決定する、請求項１または２に記載の光学測定システム。
【請求項４】
前記第１のマトリックスは、前記サンプルの最上層の層内を伝播する光の干渉によって生じる位相変化を定義する干渉マトリックスと、前記サンプルの最上層に隣接する層との界面における光の透過および反射を定義する界面マトリックスとを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学測定システム。
【請求項５】
前記第３のマトリックスを格納する記憶部をさらに備え、
前記更新部は、前記記憶部に格納されている前記第３のマトリックスを更新する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学測定システム。
【請求項６】
前記サンプルに含まれる各層について、前記第１のマトリックス、前記１または複数の第２のマトリックスおよび前記第３のマトリックスを格納する記憶部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学測定システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学測定システムを備える多層膜製造装置。
【請求項８】
多層膜製造装置により基板上に順次形成される１または複数の層をサンプルとして測定する光学測定方法であって、
光源からの測定光を前記サンプルに照射し、前記サンプルから生じる反射光または透過光である観測光を取得するステップと、
前記サンプルに新たに形成された最上層の光学特性を示す第１のマトリックスと、前記サンプルの最上層から順次隣接する１または複数の層のそれぞれの光学特性を示す１または複数の第２のマトリックスと、前記第１のマトリックスおよび前記１または複数の第２のマトリックスが対応する層以外の層の光学特性を示す第３のマトリックスとに基づいて理論干渉スペクトルを生成するステップとを備え、前記第１のマトリックスは、前記サンプルの最上層の膜厚をパラメータとして含み、前記１または複数の第２のマトリックスの各々は、対応するそれぞれの層の膜厚をパラメータとして含み、
前記理論干渉スペクトルと前記観測光のスペクトルである実測干渉スペクトルとが合致するように、前記第１のマトリックスおよび前記１または複数の第２のマトリックスに含まれるそれぞれの膜厚を更新することで、当該それぞれの膜厚を決定するステップと、
前記決定された膜厚を用いて、前記第３のマトリックスに対応する層と前記１または複数の第２のマトリックスに対応する層のうち少なくとも最下層とを合成された単一の層とみなして、前記第３のマトリックスを当該単一の層の光学特性を示すように更新するステップとを備え、
前記生成するステップ、前記決定するステップおよび前記更新するステップは、前記基板上に予め定められた数の層が形成されると開始され、
前記更新するステップは、サンプルの形成により前記第２のマトリックスに対応する層として最下層から所定数の層が含まれるようになると、当該最下層から所定数の層をまとめて、前記第３のマトリックスとして更新するステップを含む、光学測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の層を有するサンプルを光学的に測定する光学測定システムおよびそれを備える多層膜製造装置、ならびに、光学測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に複数の層が積層された高機能デバイスなどが開発および利用されている。このような高機能デバイスの成膜中に各層の膜厚を測定したいという要求が存在する。このような要求に対して、例えば、特開２０１９−１２０６０７号公報（特許文献１）は、基板上に第１の膜と第２の膜とが交互に複数積層された計測対象物について、第１の膜の膜厚及び第２の膜の膜厚を計測する膜厚計測装置を開示する。
【０００３】
また、特開平１１−１６００２８号公報（特許文献２）は、膜構造を特定できない場合であっても膜厚を正確に測定することができる膜厚測定装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１９−１２０６０７号公報
【特許文献２】特開平１１−１６００２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さまざまな要求に応じた高機能デバイスを製造する必要があり、それに応じて、さまざまな積層構造を実現する必要がある。
【０００６】
上述の特許文献１に開示される膜厚計測装置は、第１の膜と第２の膜との同じセットが複数積層されることを前提として、実測反射率と理論反射率との比較結果を用いて最適化を決定するものであり、複雑な積層構造を有する高機能デバイスには適用できない。
【０００７】
また、特許文献２に開示される膜厚測定装置は、特定できない膜構造が比較的単純なものであることを前提とするものであり、多数の層が積層された膜構造については適用できない。
【０００８】
本発明の一つの目的は、複数の層が順次積層される製造プロセスにおいて、より高速に各層の膜厚を測定できる光学測定システムおよび光学測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある局面に従えば、多層膜製造装置により基板上に順次形成される１または複数の層をサンプルとして測定する光学測定システムが提供される。光学測定システムは、測定光を発生する光源と、測定光をサンプルに照射して生じる反射光または透過光を観測光として受光する受光部と、サンプルの最上層の光学特性を示す第１のマトリックスと、サンプルの最上層以外の層の光学特性を示す第２のマトリックスとに基づいて理論干渉スペクトルを生成する生成部とを含む。第１のマトリックスは、サンプルの最上層の膜厚をパラメータとして含む。光学測定システムは、理論干渉スペクトルと観測光のスペクトルである実測干渉スペクトルとが合致するように、サンプルの最上層の膜厚を更新することで、当該膜厚を決定するフィッティング部と、フィッティング部により決定された膜厚を用いて、第２のマトリックスを更新する更新部とを含む。
【００１０】
生成部は、サンプルの最上層の屈折率を取得し、当該取得した屈折率に基づいて第１のマトリックスを決定するようにしてもよい。
【００１１】
第１のマトリックスは、サンプルの最上層の層内を伝播する光の干渉によって生じる位相変化を定義する干渉マトリックスと、サンプルの最上層に隣接する層との界面における光の透過および反射を定義する界面マトリックスとを含んでいてもよい。
【００１２】
光学測定システムは、第２のマトリックスを格納する記憶部をさらに含んでいてもよい。更新部は、記憶部に格納されている第２のマトリックスを更新するようにしてもよい。
【００１３】
光学測定システムは、サンプルに含まれる各層について、第１のマトリックスおよび第２のマトリックスを格納する記憶部をさらに含んでいてもよい。
【００１４】
基板上に予め定められた数の層が形成されると、生成部およびフィッティング部による膜厚の決定処理を開始するようにしてもよい。
【００１５】
生成部は、サンプルの最上層から順次隣接する１または複数の層のそれぞれの光学特性を示す１または複数の第３のマトリックスにさらに基づいて、理論干渉スペクトルを生成してもよい。第２のマトリックスは、第１のマトリックスおよび１または複数の第３のマトリックスが生成されていない層の光学特性を示すものであってもよい。１または複数の第３のマトリックスの各々は、対応する層の膜厚をパラメータとして含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の別の局面に従えば、上述の光学測定システムを有する多層膜製造装置が提供される。
【００１７】
本発明のさらに別の局面に従えば、多層膜製造装置により基板上に順次形成される１または複数の層をサンプルとして測定する光学測定方法が提供される。光学測定方法は、光源からの測定光をサンプルに照射し、サンプルから生じる反射光または透過光である観測光を取得するステップと、サンプルの最上層の光学特性を示す第１のマトリックスと、サンプルの最上層以外の層の光学特性を示す第２のマトリックスとに基づいて理論干渉スペクトルを生成するステップとを含む。第１のマトリックスは、サンプルの最上層の膜厚をパラメータとして含む。光学測定方法は、理論干渉スペクトルと観測光のスペクトルである実測干渉スペクトルとが合致するように、サンプルの最上層の膜厚を更新することで、当該膜厚を決定するステップと、決定された膜厚を用いて、第２のマトリックスを更新するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のある実施の形態によれば、複数の層が順次積層される製造プロセスにおいて、より高速に各層の膜厚を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に従う光学測定システムの構成例を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に従う光学測定システムに用いられる分光検出器の概略構成を示す模式図である。
【図３】本実施の形態に従う光学測定システムに含まれる処理装置の構成例を示す模式図である。
【図４】本実施の形態に従う光学測定システムの測定対象となるサンプルの積層構造の一例を示す模式図である。
【図５】本実施の形態に従う光学測定システムの測定対象となるサンプルの膜厚の測定に係る光学的な特性を示す図である。
【図６】本実施の形態に従う光学測定システムの測定対象であるサンプルに膜が順次形成される状態を示す模式図である。
【図７】図６に示すサンプルの膜厚を測定する方法を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態に従う光学測定システムにおけるサンプルの膜厚測定に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本実施の形態に従う光学測定システムが提供する機能構成の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態に従う光学測定システムにおける合成マトリックスの更新方法の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態に従う光学測定システムにおける処理装置と多層膜製造装置との間のインターフェイスの一例を示すシーケンス図である。
【図１２】図６に示すサンプルの膜厚を測定する別の方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２１】
＜Ａ．光学測定システム＞
まず、本実施の形態に従う光学測定システム１の構成例について説明する。光学測定システム１は、分光干渉式の膜厚測定装置である。以下では、サンプルに光を照射してその反射光を観測する光学系（反射光観測系）について主として説明するが、サンプルに光を照射してその透過光を観測する光学系（透過光観測系）にも当然に適用可能である。
【００２２】
本明細書において、「膜厚」は、任意のサンプルに含まれる特定の層あるいは膜の厚さを意味する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に従う光学測定システム１の構成例を示す模式図である。光学測定システム１は、多層膜製造装置５０と一体化して構成されてもよいし、多層膜製造装置５０に事後的に装着される形で構成されてもよい。一体化して構成される場合、光学測定システム１を含む多層膜製造装置５０が提供されてもよい。
【００２４】
多層膜製造装置５０は、典型的には、基板上に複数の層を順次形成する成膜装置である。形成される膜としては、典型的には、誘電体膜、酸化膜、窒化膜などが想定される。成膜装置の構成については公知であるので、ここでは詳細な説明は行わない。光学測定システム１は、多層膜製造装置５０により基板上に順次形成される１または複数の層をサンプル３として測定する。ここで、サンプル３は、基板を含んでいてもよい。
【００２５】
光学測定システム１は、サンプル３に照射するための測定光を発生する光源１０と、測定光をサンプル３に照射して生じる観測光（反射光または透過光）を受光する受光部である分光検出器２０と、分光検出器２０の検出結果が入力される処理装置１００とを含む。
【００２６】
処理装置１００は、分光検出器２０の検出結果に基づいてサンプル３の測定結果（典型的には、膜厚）を算出する。処理装置１００は、多層膜製造装置５０との間でも必要な情報をやりとりする。
【００２７】
光源１０と分光検出器２０とは、サンプル３に向けた照射口を有するＹ型ファイバ４を介して、光学的に接続されている。光学測定システム１においては、光源１０からの測定光をサンプル３に照射し、サンプル３内部で生じる光干渉により現れる光を観測することで、サンプル３の膜厚などを測定する。
【００２８】
光源１０は、所定の波長範囲を有する測定光を発生する。測定光の波長範囲は、サンプル３から測定すべき波長情報の範囲などに応じて決定される。光源１０は、例えば、ハロゲンランプや白色ＬＥＤなどが用いられる。光源１０は、近赤外域の成分を含む測定光を発生するようにしてもよい。この場合には、光源１０として、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光源を採用してもよい。
【００２９】
図２は、本実施の形態に従う光学測定システム１に用いられる分光検出器２０の概略構成を示す模式図である。図２を参照して、分光検出器２０は、所定の波長範囲について、観測光の波長毎の強度を出力する。
【００３０】
より具体的には、分光検出器２０は、Ｙ型ファイバ４を介して入射する光を回折する回折格子２２と、回折格子２２に対応付けて配置される複数チャネルを有する受光素子２４と、受光素子２４と電気的に接続され、処理装置１００に検出結果を出力するためのインターフェイス回路２６とを含む。受光素子２４は、ラインセンサあるいは２次元センサなどで構成され、周波成分毎の強度を検出結果として出力できる。
【００３１】
図３は、本実施の形態に従う光学測定システム１に含まれる処理装置１００の構成例を示す模式図である。図３を参照して、処理装置１００は、プロセッサ１０２と、主メモリ１０４と、入力部１０６と、表示部１０８と、ストレージ１１０と、通信インターフェイス１２０と、ネットワークインターフェイス１２２と、メディアドライブ１２４とを含む。
【００３２】
プロセッサ１０２は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの演算処理部であり、ストレージ１１０に格納されている１または複数のプログラムを主メモリ１０４に読み出して実行する。主メモリ１０４は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）またはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）といった揮発性メモリであり、プロセッサ１０２がプログラムを実行するためのワーキングメモリとして機能する。
【００３３】
入力部１０６は、キーボードやマウスなどを含み、ユーザからの操作を受け付ける。表示部１０８は、プロセッサ１０２によるプログラムの実行結果などをユーザへ出力する。
【００３４】
ストレージ１１０は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリからなり、各種プログラムやデータを格納する。より具体的には、ストレージ１１０は、オペレーティングシステム１１２（ＯＳ：Operating System）と、測定プログラム１１４と、検出結果１１６と、測定結果１１８とを格納する。
【００３５】
オペレーティングシステム１１２は、プロセッサ１０２がプログラムを実行する環境を提供する。測定プログラム１１４は、プロセッサ１０２によって実行されることで、本実施の形態に従う光学測定方法などを実現する。検出結果１１６は、分光検出器２０から出力されるデータを含む。測定結果１１８は、測定プログラム１１４の実行によって得られる測定結果を含む。
【００３６】
通信インターフェイス１２０は、処理装置１００と分光検出器２０との間でのデータ伝送を仲介する。ネットワークインターフェイス１２２は、処理装置１００と多層膜製造装置５０との間でのデータ伝送を仲介する。
【００３７】
メディアドライブ１２４は、プロセッサ１０２で実行されるプログラムなどを格納した記録媒体１２６（例えば、光学ディスクなど）から必要なデータを読出して、ストレージ１１０に格納する。なお、処理装置１００において実行される測定プログラム１１４などは、記録媒体１２６などを介してインストールされてもよいし、ネットワークインターフェイス１２２などを介してサーバ装置からダウンロードされてもよい。
【００３８】
測定プログラム１１４は、オペレーティングシステム１１２の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼び出して処理を実行させるものであってもよい。そのような場合、当該モジュールを含まない測定プログラム１１４についても本発明の技術的範囲に含まれる。測定プログラム１１４は、他のプログラムの一部に組み込まれて提供されるものであってもよい。
【００３９】
なお、処理装置１００のプロセッサ１０２がプログラムを実行することで提供される機能の全部または一部をハードワイヤードロジック回路（例えば、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）やＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）など）によって実現してもよい。また、ＣＰＵやＧＰＵなどのプロセッサに加えて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）およびＩＳＰ（Image Signal Processor）などを一体化したＳｏＣ（System on Chip）を用いて実現してもよい。
【００４０】
＜Ｂ．膜厚測定＞
次に、光学測定システム１の測定対象であるサンプル３およびサンプル３に含まれる各層の膜厚の測定に関する理論的な説明を行う。
【００４１】
図４は、本実施の形態に従う光学測定システム１の測定対象となるサンプル３の積層構造の一例を示す模式図である。図４を参照して、サンプル３は、ガラスなどの基板３０上に、複数の層３２が順次形成されたものである。光学測定システム１は、層３２が順次形成される過程で形成された層３２の膜厚を順次測定する。
【００４２】
図５は、本実施の形態に従う光学測定システム１の測定対象となるサンプル３の膜厚の測定に係る光学的な特性を示す図である。
【００４３】
図５（Ａ）を参照して、ｊ番目（１≦ｊ≦L）の層の複素屈折率をＮｊ（＝ｎｊ−ｉｋｊ）と定義する。また、ｊ番目の層の入射角θｊ、ｊ番目の層の膜厚ｄｊ、波長λとする。なお、ｉは虚数単位である。
【００４４】
図５（Ａ）に示す複素屈折率Ｎｊに対応させて、図５（Ｂ）に示すような、ｊ番目の層の干渉マトリックスＭｊ、および、ｊ番目の層とｊ−１番目の層との間の界面マトリックスＩｊ，ｊ−１を定義する。
【００４５】
干渉マトリックスＭｊは、注目している層（ｊ番目の層）の層内を伝播する光の干渉によって生じる位相変化を定義するマトリックスである。入射光および反射光のそれぞれの挙動を定義するために、２×２行列になっている。
【００４６】
界面マトリックスＩｊ，ｊ−１は、注目している層（ｊ番目の層）に隣接する層（ｊ−１番目の層）との界面における光の透過および反射を定義するマトリックスである。入射光および反射光のそれぞれの挙動を定義するために、２×２行列になっている。
【００４７】
ここで、基板３０は０番目の層とみなす。そのため、Ｉ１，０は、１番目の層と基板３０（０番目の層）との界面マトリックスを示すことになる。また、雰囲気層Ａｍと最上層であるＬ番目の層との界面マトリックスをＩＡｍ，Ｌとして、別に定義される。
【００４８】
複数の層が形成された積層構造のサンプル３について、以下の（１）式に示すような散乱マトリックスＳを定義できる。すなわち、散乱マトリックスＳは、サンプル３に含まれるすべての層についての干渉マトリックスＭおよび界面マトリックスＩ（界面マトリックスをＩＡｍ，Ｌを含む）の内積として算出される。
【００４９】
【数１】
0006925062.tif 000002
【００５０】
（２）式に示すように、散乱マトリックスＳ（２×２行列）の各要素を定義すると、複数の層が形成された積層構造のサンプル３の強度反射率Ｒは、（３）式のように算出できる。サンプル３に含まれる複数の層３２の膜厚は、測定光をサンプル３に照射して生じる観測光（反射光）のスペクトル（以下、「実測干渉スペクトル」とも称す。）と、（３）式に従って算出される理論上の強度反射率を用いて算出される理論上の干渉スペクトル（以下、「理論干渉スペクトル」とも称す。）とが一致するように、（３）式を決定するパラメータ（主として、各層の膜厚）を最適化することで、決定できる。
【００５１】
（１）式に含まれる干渉マトリックスＭｊおよび界面マトリックスＩｊ，ｊ−１は、対応するｊ番目の層の位相因子βｊ、ｊ番目の層とｊ−１番目の層との間の振幅反射率ｒｊ，ｊ−１、ｊ番目の層とｊ−１番目の層との間の振幅透過率ｓｊ，ｊ−１を用いて定義されている。
【００５２】
より具体的には、（４−１）式に示すように、位相因子βｊを用いて干渉マトリックスＭｊを定義できる。また、（４−２）式に示すように、振幅反射率ｒｊ，ｊ−１および振幅透過率ｓｊ，ｊ−１を用いて界面マトリックスＩｊ，ｊ−１を定義できる。
【００５３】
【数２】
0006925062.tif 000003
【００５４】
ここで、位相因子βｊは、（５−１）式に示すように、ｊ番目の層の膜厚ｄｊを用いて定義できる。位相因子βｊに含まれるｊ番目の層の入射角θｊは、入射角θＡｍを用いて、（５−２）式に示すように定義される。
【００５５】
【数３】
0006925062.tif 000004
【００５６】
さらに、振幅反射率ｒｊ，ｊ−１および振幅透過率ｓｊ，ｊ−１は、フレネル係数に相当し、ｐ偏光およびｓ偏光のそれぞれの場合について、（６−１）〜（６−４）式のように定義される。
【００５７】
【数４】
0006925062.tif 000005
【００５８】
入射角θＡｍが非ゼロ（θＡｍ≠０）である場合、ｓ偏光およびｐ偏光のそれぞれについての強度反射率（ｓ偏光についての強度反射率Ｒｓおよびｐ偏光についての強度反射率Ｒｐ）を算出する。最終的に、（７）式に示すように、それぞれの偏光についての強度反射率の平均をサンプル３の理論上の強度反射率Ｒとして決定する。
【００５９】
【数５】
0006925062.tif 000006
【００６０】
最終的に決定された理論上の強度反射率Ｒを用いて算出される理論干渉スペクトルと、実際にサンプル３から取得された実測干渉スペクトルとをフィッティングすることで、サンプル３に含まれる各層の膜厚を決定できる。
【００６１】
本実施の形態に従う光学測定システム１は、基板上に新たな層が順次形成される製造プロセスにおいて膜厚を測定する。そのため、基本的には、最上層のみが測定対象の膜厚となる。本明細書において、「最上層」は、サンプルに含まれる層のうち、測定光が最初に入射する層を意味する。
【００６２】
図６は、本実施の形態に従う光学測定システム１の測定対象であるサンプル３に膜が順次形成される状態を示す模式図である。図６（Ａ）に示すように、Ｌ個の層が積層されたサンプル３に対して、図６（Ｂ）に示すように、Ｌ＋１番目の層が新たに形成される状態を想定する。
【００６３】
この場合、サンプル３の散乱マトリックスＳの成分として、雰囲気層Ａｍと最上層であるＬ＋１番目の層との界面マトリックスをＩＡｍ，Ｌ＋１、干渉マトリックスＭＬ＋１、および、界面マトリックスＩＬ＋１，Ｌの３つが新たに追加される。それ以外の層についての干渉マトリックスＭおよび界面マトリックスＩは、変化がない。
【００６４】
そのため、フィッティングにおいては、これら３つのマトリックスに含まれるパラメータのみを最適化すればよい。ここで、１番目の層からＬ番目の層までの干渉マトリックスＭおよび界面マトリックスＩの内積を、以下の（８−１）式に示すように、マトリックスＰＬとする。また、合成マトリックスＰＬの各要素は、以下の（８−２）式のように定義できる。
【００６５】
そして、合成マトリックスＰＬを用いると、散乱マトリックスＳＬ＋１は、以下の（８−３）式のように定義できる。（８−４）式に示すように、散乱マトリックスＳＬ＋１の各成分を定義すると、Ｌ＋１個の層が形成された積層構造のサンプル３の強度反射率ＲＬ＋１は、（８−５）式のように算出できる。
【００６６】
【数６】
0006925062.tif 000007
【００６７】
このように、基板上に複数の層を順次形成される場合には、既に形成された層の干渉マトリックスＭおよび界面マトリックスＩはそのまま利用するとともに、新たに形成される層に関するパラメータのみを最適化すればよい。
【００６８】
上述の（８−３）式を位相因子、振幅反射率、振幅透過率を用いて展開すると、以下の（９）式のようになる。
【００６９】
【数７】
0006925062.tif 000008
【００７０】
光学測定システム１は、（９）式に示す漸化式を用いて、基板上に順次形成される層に関するパラメータを順次最適化することで、複数の層を有するサンプル３の膜厚および積層構造を特定できる。
【００７１】
図７は、図６に示すサンプル３の膜厚を測定する方法を説明するための図である。図７（Ａ）には、図６（Ｂ）と同様に、Ｌ個の層が積層されたサンプル３に対して、Ｌ＋１番目の層が新たに形成される状態を示す。このとき、図７（Ｂ）に示すように、１番目からＬ番目までの層については、理論的には単一の層（合成された単一層）とみなすことができる。この単一の層は、光学特性として合成マトリックスＰＬを有することになる。合成マトリックスＰＬを用いて、新たに形成される層（Ｌ＋１層）の膜厚を測定する。
【００７２】
以下の説明においては、１番目からｓ番目（ｓ≧１）の層３２についての、干渉マトリックスＭおよび界面マトリックスＩを合成して得られるマトリックスを「合成マトリックスＰｓ」と記す。合成マトリックスＰｓは、２×２行列であり、Ｐｓ_１１，Ｐｓ_１２，Ｐｓ_２１，Ｐｓ_２２の４つの要素を含む。
【００７３】
上述の（８−３）式に示すように、サンプル３の最上層の光学特性を示すマトリックス（ＩＡｍ，Ｌ＋１，ＭＬ＋１，ＩＬ＋１，Ｌ）と、サンプル３の最上層以外の層の光学特性を示すマトリックス（ＰＬ）とに基づいて散乱マトリックスＳＬ＋１が決定される。ここで、サンプル３の最上層の光学特性を示すマトリックスは、サンプル３の最上層の層内を伝播する光の干渉によって生じる位相変化を定義する干渉マトリックスＭＬ＋１と、サンプル３の最上層に隣接する層との界面における光の透過および反射を定義する界面マトリックスＩＡｍ，Ｌ＋１，ＩＬ＋１，Ｌとを含む。
【００７４】
散乱マトリックスＳＬ＋１から理論干渉スペクトルが生成されることになる。ここで、（９）式に示すように、サンプル３の最上層の光学特性を示すマトリックス（ＩＡｍ，Ｌ＋１，ＭＬ＋１，ＩＬ＋１，Ｌ）は、サンプル３の最上層の膜厚ｄＬをパラメータとして含むことになる（上述の（４−１）式および（５−１）式など参照）。
【００７５】
＜Ｃ．測定処理手順＞
次に、本実施の形態に従う光学測定システム１によるサンプル３の膜厚測定に係る処理手順について説明する。
【００７６】
図８は、本発明の実施の形態に従う光学測定システム１におけるサンプル３の膜厚測定に係る処理手順を示すフローチャートである。図８に示す処理手順は、典型的には、処理装置１００のプロセッサ１０２が測定プログラム１１４を実行することで実現される。
【００７７】
図８を参照して、処理装置１００は、初期設定を取得する（ステップＳ２）。初期設定は、測定光の入射角θＡｍと、基板３０の複素屈折率Ｎ０（＝ｎ０−ｉｋ０）と、雰囲気層Ａｍの複素屈折率ＮＡｍ（＝ｎＡｍ−ｉｋＡｍ）とを含む。処理装置１００は、合成マトリックスＰｓ（ｓ＝１）を単位行列に初期化する（ステップＳ４）。
【００７８】
処理装置１００は、多層膜製造装置５０から測定開始指示を受信したか否かを判断する（ステップＳ６）。多層膜製造装置５０から測定開始指示を受信していなければ（ステップＳ６においてＮＯ）、ステップＳ６の処理が繰り返される。
【００７９】
多層膜製造装置５０から測定開始指示を受信していれば（ステップＳ６においてＹＥＳ）、処理装置１００は、サンプル３の最上層の複素屈折率Ｎｓ（＝ｎｓ−ｉｋｓ）を取得する（ステップＳ８）。例えば、測定開始指示は、測定対象の膜（最上層）の種類（材質など）を特定する情報を含んでいてもよい。なお、添え字ｓは、現在のサンプル３の最上層の番号を意味する。ｓの初期値は「１」となる。
【００８０】
処理装置１００は、雰囲気層と最上層との間の振幅反射率ｒAm，sおよび振幅透過率ｓAm，s、ならびに、最上層と最上層に隣接する基板側の層との間の振幅反射率ｒs，s-1および振幅透過率ｓs，s-1を算出する（ステップＳ１０）。なお、基板上に最初に形成される層（すなわち、ｓ＝１）については、最上層に隣接する基板側の層は基板そのものとなる。
【００８１】
処理装置１００は、測定位置に配置されたサンプル３に対して測定光が照射されることにより生じるスペクトルである実測干渉スペクトルを取得する（ステップＳ１２）。このように、光源１０からの測定光をサンプル３に照射し、サンプル３から生じる反射光または透過光である観測光を取得する処理が実行される。
【００８２】
処理装置１００は、最上層の膜厚ｄｓに初期値を設定し（ステップＳ１４）、対応する位相因子βｓを算出する（ステップＳ１６）。処理装置１００は、現在の合成マトリックスＰｓと、ステップＳ１０において算出した振幅反射率ｒAm，s，ｒs，s-1および振幅透過率ｓAm，s，ｓs，s-1と、ステップＳ１６において算出した位相因子βｓとを用いて、散乱マトリックスＳｓを算出する（ステップＳ１８）。なお、ステップＳ１８においては、ｐ偏光およびｓ偏光のそれぞれの場合について振幅反射率および振幅透過率が算出される。
【００８３】
処理装置１００は、ステップＳ１８において算出した散乱マトリックスＳｓの要素に基づいて、サンプル３の強度反射率Ｒｓを算出する（ステップＳ２０）。算出された強度反射率Ｒｓはサンプル３の理論干渉スペクトルを示す。このように、処理装置１００は、サンプル３の最上層の光学特性を示すマトリックス（ＩＡｍ，ｓ，Ｍｓ，Ｉｓ，ｓ−１）と、サンプル３の最上層以外の層の光学特性を示すマトリックス（Ｐｓ）とに基づいて理論干渉スペクトルを生成する。
【００８４】
処理装置１００は、ステップＳ２０において算出したサンプル３の理論干渉スペクトルと、ステップＳ１２において取得したサンプル３の実測干渉スペクトルとの誤差（例えば、二乗和）を算出し（ステップＳ２２）、算出した誤差の大きさに基づいて収束条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ２４）。
【００８５】
収束条件を満たしていなければ（ステップＳ２４においてＮＯ）、処理装置１００は、最上層の膜厚ｄｓの現在値を誤差に応じて更新し（ステップＳ２６）、ステップＳ１６以下の処理を繰り返す。このように、処理装置１００は、理論干渉スペクトルと観測光のスペクトルである実測干渉スペクトルとが合致するように、サンプル３の最上層の膜厚ｄｓを更新することで、膜厚ｄｓの値を決定する。
【００８６】
収束条件を満たしていれば（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、処理装置１００は、最上層の膜厚ｄｓの現在値を測定結果として出力する（ステップＳ２８）。そして、処理装置１００は、決定した膜厚ｄｓに基づいて、合成マトリックスＰｓの値を更新する（ステップＳ３０）。このように、処理装置１００は、決定された膜厚ｄｓを用いて、サンプル３に含まれる層全体の光学特性を示すように、合成マトリックスＰｓを更新する。
【００８７】
処理装置１００は、多層膜製造装置５０から測定終了通知を受信したか否かを判断する（ステップＳ３２）。多層膜製造装置５０から測定終了通知を受信していなければ（ステップＳ３２においてＮＯ）、ステップＳ６の処理が繰り返される。
【００８８】
多層膜製造装置５０から測定終了通知を受信していれば（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、処理装置１００は、処理を終了する。
【００８９】
上述したような処理手順によって、基板上に順次形成される層の膜厚が測定される。
＜Ｄ．機能ブロック図＞
図９は、本実施の形態に従う光学測定システム１が提供する機能構成の一例を示す模式図である。図９に示す各機能は、典型的には、処理装置１００のプロセッサ１０２が測定プログラム１１４を実行することで実現される。
【００９０】
図９を参照して、処理装置１００は、機能構成として、バッファ１５０と、理論干渉スペクトル生成モジュール１５２と、フィッティングモジュール１５４と、出力モジュール１５６と、ワーキングデータ格納モジュール１５８と、選択モジュール１６０と、光学データ格納部１６２と、合成マトリックス更新モジュール１６４とを含む。
【００９１】
バッファ１５０は、分光検出器２０から出力される検出結果（実測干渉スペクトル）を格納する。
【００９２】
理論干渉スペクトル生成モジュール１５２は、ワーキングデータ格納モジュール１５８に格納されている情報に基づいて、測定対象のサンプル３に対応する散乱マトリックスＳおよび対応する理論干渉スペクトルを算出する。このとき、理論干渉スペクトル生成モジュール１５２は、サンプル３の最上層の複素屈折率を取得し、当該取得した複素屈折率に基づいて、サンプル３の最上層の光学特性を示すマトリックス（ＩＡｍ，ｓ，Ｍｓ，Ｉｓ，ｓ−１）を決定する。
【００９３】
フィッティングモジュール１５４は、バッファ１５０に格納されている実測干渉スペクトルと、理論干渉スペクトル生成モジュール１５２により算出された理論干渉スペクトルとの誤差を算出し、その誤差に基づいて、フィッティング対象の膜厚を更新する。フィッティングモジュール１５４は、実測干渉スペクトルと理論干渉スペクトルとの誤差が収束条件を満たしていれば、そのときの膜厚を測定結果として決定する。なお、実測干渉スペクトルと理論干渉スペクトルとの合致を評価する手法としては、最小二乗法や最適化法を採用できる。
【００９４】
このように、フィッティングモジュール１５４は、理論干渉スペクトルと観測光のスペクトルである実測干渉スペクトルとが合致するように、サンプル３の最上層の膜厚を更新することで、当該膜厚を決定する。
【００９５】
ワーキングデータ格納モジュール１５８には、初期設定（測定光の入射角θＡｍ、基板の複素屈折率Ｎ０、雰囲気層Ａｍの複素屈折率ＮＡｍなど）、合成マトリックスＰ、測定対象の層（最上層）の複素屈折率などが格納される。
【００９６】
選択モジュール１６０は、多層膜製造装置５０からの測定対象の層（最上層）の種類（材質など）を特定する情報に応答して、光学データ格納部１６２に格納されている光学データのセットから対応する光学データを選択する。
【００９７】
光学データ格納部１６２は、多層膜製造装置５０において形成することができる層毎に対応する光学データ（複素屈折率など）を格納している。
【００９８】
合成マトリックス更新モジュール１６４は、フィッティングモジュール１５４により測定対象の膜厚が決定されると、その決定された膜厚に基づいて、ワーキングデータ格納モジュール１５８に格納されている合成マトリックスＰの値を更新する。このように、合成マトリックス更新モジュール１６４は、フィッティングモジュール１５４により決定された膜厚を用いて、サンプル３に含まれる層全体の光学特性を示すように、合成マトリックスＰ（第２のマトリックス）を更新する。
【００９９】
＜Ｅ．合成マトリックスの更新＞
本実施の形態に従う光学測定システム１においては、最上層の膜厚測定が完了すると、合成マトリックスＰの値が順次更新（あるいは順次算出）されることになる。このような合成マトリックスＰの更新の実装形態について説明する。
【０１００】
図１０は、本発明の実施の形態に従う光学測定システム１における合成マトリックスの更新方法の一例を示す模式図である。
【０１０１】
図１０（Ａ）には、実質的に、最新の合成マトリックスのみを格納する方法を示す。任意の最上層（Ｌ＋１番目の層）の膜厚を測定すると、その測定において算出された干渉マトリックス１７２（Ｌ＋１番目の層について）および界面マトリックス１７４（Ｌ＋１番目の層とＬ番目の層との界面について）を用いて、合成マトリックス１７０Ａ（Ｌ番目までの干渉マトリックスおよび界面マトリックスの内積）を次の新たな膜厚を測定するための合成マトリックス１７０Ｂ（Ｌ＋１番目までの干渉マトリックスおよび界面マトリックスの内積）に更新する。
【０１０２】
図１０（Ａ）に示すように、処理装置１００は、合成マトリックス１７０を格納する記憶部を有している。合成マトリックス更新モジュール１６４（図９）は、記憶部に格納されている合成マトリックス１７０を更新する。このように順次更新される最新の合成マトリックス１７０のみを格納する方法を採用することで、少ないデータ容量で膜厚測定を継続できる。
【０１０３】
図１０（Ｂ）には、測定した層毎に、合成マトリックス１７０と、干渉マトリックス１７２と、界面マトリックス１７４との組を格納する例を示す。この例においても、ある層についての合成マトリックス１７０は、１つ前に測定された層についての合成マトリックス１７０に対して、干渉マトリックス１７２および界面マトリックス１７４の内積を乗じることで算出される。
【０１０４】
図１０（Ｂ）に示すように、処理装置１００は、サンプル３に含まれる各層について、干渉マトリックス１７２および界面マトリックス１７４、ならびに、合成マトリックス１７０を格納する記憶部を有している。このようなデータ構造を採用することで、事後的な検証なども容易に行うことができる。
【０１０５】
＜Ｆ．処理装置１００と多層膜製造装置５０との間のインターフェイス＞
次に、処理装置１００と多層膜製造装置５０との間のインターフェイスの一例について説明する。
【０１０６】
図１１は、本発明の実施の形態に従う光学測定システム１における処理装置１００と多層膜製造装置５０との間のインターフェイスの一例を示すシーケンス図である。
【０１０７】
図１１を参照して、まず、多層膜製造装置５０では、膜の形成対象である基板がセットされる（シーケンスＳＱ２）。そして、多層膜製造装置５０は、基板に関する情報を含む初期設定を処理装置１００へ送信する（シーケンスＳＱ４）。処理装置１００は、多層膜製造装置５０からの初期設定を格納するとともに、測定に必要なパラメータを算出する。
【０１０８】
多層膜製造装置５０では、セットされた基板に対して膜を形成する処理が実行される（シーケンスＳＱ６）。任意の膜の形成が完了すると、多層膜製造装置５０は、測定開始指示を処理装置１００へ送信する（シーケンスＳＱ８）。
【０１０９】
処理装置１００は、対象の膜（最上層の膜）の膜厚を測定する（シーケンスＳＱ１０）。処理装置１００は、膜厚測定により得られた測定結果（膜厚）を多層膜製造装置５０へ送信する（シーケンスＳＱ１２）。
【０１１０】
多層膜製造装置５０は、処理装置１００からの測定結果（膜厚）に基づいて、形成した膜の適否を判断する（シーケンスＳＱ１４）。例えば、形成した膜の膜厚が予め定められた範囲内にあるか否かが判断される。形成した膜の膜厚が予め定められた範囲を超えている場合には、対象のワークを廃棄するようにしてもよい。逆に、形成した膜の膜厚が予め定められた範囲未満である場合には、膜の形成を再開してもよい。この場合には、多層膜製造装置５０は、測定開始指示を処理装置１００へ再度送信してもよい。
【０１１１】
基本的には、シーケンスＳＱ６〜ＳＱ１４の処理（※１）は、基板上に形成される膜の数だけ繰り返される。
【０１１２】
基板上に所定数の膜の形成が完了すると（シーケンスＳＱ１６）、多層膜製造装置５０は、測定終了通知を処理装置１００へ送信する（シーケンスＳＱ１８）。
【０１１３】
以上の処理手順によって、一連の膜厚の計測処理が完了する。
なお、測定開始指示は、測定対象の膜（最上層）の種類（材質など）を特定する情報を含んでいてもよい。あるいは、基板上に形成される膜の順序（プロファイル）を予め格納しておき、プロファイルに沿って測定対象の膜の種類を特定するようにしてもよい。
【０１１４】
また、図１１に示すインターフェイスにおいては、任意の膜の形成が完了した後に膜厚測定をすることを前提としているが、膜の形成中にリアルタイムで膜厚を測定することもできる。この場合には、最上層の膜の形成が完了し、別の種類の膜の形成が開始されたタイミングで、合成マトリックスを更新するようにしてもよい。
【０１１５】
＜Ｇ．変形例＞
（ｇ１：所定数の層から適用）
上述の膜厚の測定処理においては、最上層の膜を測定対象として、理論干渉スペクトルと実測干渉スペクトルとのフィッティングにおいては、最上層の膜の膜厚のみを可変にして、その他の層の膜厚は固定する（固定値の合成マトリックスとして反映されている）例を示すが、形成されている層の数が少ない場合には、それぞれの層の膜厚をフィッティング対象としてもよい。なお、フィッティングの手法としては、特許５７２１５８６号に開示されるような方法を採用してもよい。
【０１１６】
処理装置１００の処理能力にも依存するが、例えば、５〜６層程度までは、複数の層の膜厚を最適化の対象としてもよい。そして、より多くの層が形成されると、上述したような合成マトリックスを用いて、最上層を除く層の全体を単一の層とみなして、最上層の膜厚を測定する処理に切り替えてもよい。
【０１１７】
このように、基板上に予め定められた数の層が形成された後に、上述したような手法でサンプル３の膜厚の決定処理を開始するようにしてもよい。
【０１１８】
（ｇ２：最上層を含む複数の層をフィッティング対象）
上述の膜厚の測定処理においては、最上層の膜に着目して理論干渉スペクトルを算出する方法について説明したが、最上層を含む複数の層をフィッティング対象としてもよい。
【０１１９】
図１２は、図６に示すサンプルの膜厚を測定する別の方法を説明するための図である。図１２（Ａ）には、Ｌ個の層が積層されたサンプル３に対して、Ｌ＋１番目の層が新たに形成される状態を示す。例えば、図１２（Ｂ）に示すように、最上層のＬ＋１番目の層に隣接する２つの層（Ｌ層およびＬ−１層）をそれぞれ独立した層として取り扱うとともに、それ以外の層については、理論的には単一の層（合成された単一層）とみなす。
【０１２０】
その結果、サンプル３は、基板上に形成された４個の層からなる積層構造とみなすことができる。そして、これら４個の層の膜厚などをパラメータとして、理論干渉スペクトルを算出するとともに、実測干渉スペクトルとが合致するように、サンプル３の各層の膜厚を更新することで、最上層の膜厚ｄＬ＋１を含むサンプル３の積層構造を決定できる。
【０１２１】
この場合、最上層（Ｌ＋１番目の層）の光学特性を示すマトリックス（干渉マトリックスＭＬ＋１および界面マトリックスＩＬ＋１，Ｌ）、ならびに、単一の層の光学特性を示すマトリックス（合成マトリックスＰＬ−２）に加えて、最上層に隣接する層（Ｌ番目の層）の光学特性を示すマトリックス（干渉マトリックスＭＬおよび界面マトリックスＩＬ，Ｌ−１）、ならびに、さらに隣接する層（Ｌ−１番目の層）の光学特性を示すマトリックス（干渉マトリックスＭＬ−１および界面マトリックスＩＬ−１，Ｌ−２）が用いられる。
【０１２２】
このように、理論干渉スペクトルは、サンプル３の最上層から順次隣接する１または複数の層のそれぞれの光学特性を示す１または複数のマトリックス（干渉マトリックスＭおよび界面マトリックスＩ）に基づいて生成される。この場合、合成マトリックスＰは、干渉マトリックスＭおよび界面マトリックスＩが生成されていない層（すなわち、サンプル３の最上層および最上層から順次隣接する１または複数の層）以外の光学特性を示すことになる。そして、最上層ならびに最上層から順次隣接する１または複数の層の各層の膜厚がフィッテイング対象となる。
【０１２３】
なお、フィッティングの手法としては、特許第５７２１５８６号公報に開示されるような方法を採用してもよい。
【０１２４】
フィッティングにより各層の膜厚が決定されると、サンプル３のフィッティング対象の層のうち、最も基板側にある層（図１２に示す例では、Ｌ−１番目の層）の膜厚を用いて、合成マトリックスＰＬの値が更新される。更新後の合成マトリックスＰＬは、１番目の層からＬ−１番目の層までの光学特性を示すことになる。
【０１２５】
このような手法を採用することで、最上層から所定数の層については、フィッティングにより膜厚の測定精度を高めることができるとともに、それ以外の層については、層数が多くても単一の層とみなすことができるので、層数が増えた場合であっても、演算量を増加させることなく、より高い測定精度を維持できる。
【０１２６】
（ｇ３：合成マトリックスの更新）
上述の説明においては、最上層が形成されると、形成された最上層を測定して得られた膜厚に基づいて、合成マトリックスをその都度更新する処理を例示したが、合成マトリックスを更新するタイミングおよび条件は任意に設定できる。例えば、１層おきまたは複数層おきに合成マトリックスを更新するようにしてもよい。
【０１２７】
具体例として、それぞれ異なる２種類の材質からなる層が基板上に交互に形成されるような場合には、第１の材質からなる第１の層と、第２の材質からなる第２の層との組が形成されたタイミングで、合成マトリックスを更新するにしてもよい。すなわち、最上層として、第１の材質からなる第１の層が形成されたタイミングでは、合成マトリックスを更新せず、第１の層と第２の層との組が形成されたタイミングで、第１の層および第２の層のそれぞれの膜厚に基づいて、合成マトリックスを更新するようにしてもよい。
【０１２８】
同様に、それぞれ異なる３種類以上の材質からなる３個以上の層が１つの組として基板上に順次形成されるような場合には、当該１つの組の形成が完了したタイミングで、合成マトリックスを更新するようにしてもよい。
【０１２９】
このように、サンプルの積層構造に依存させて合成マトリックスを更新するタイミングおよび条件を設定してもよい。
【０１３０】
あるいは、事前に任意に設定されたプロファイルに応じて、合成マトリックスを更新するようにしてもよい。このようなプロファイルは、例えば、サンプルの品質に大きな影響を与える特定の１または複数の層については、可能な限りフィッティング対象とする一方で、サンプルの品質に与える影響が相対的に小さい層の光学特性については、積極的に合成マトリックスに含めることで、膜厚の測定精度を維持しつつ、演算量を低減できる。
【０１３１】
（ｇ４：コンピューティングリソース）
上述の説明においては、光学測定システム１の処理装置１００が必要な処理を実行する構成例について説明したが、これに限らず、例えば、複数の処理装置で処理を分担してもよいし、一部の処理を分光検出器２０が担当するようにしてもよい。さらに、図示しないネットワーク上のコンピューティングリソース（いわゆるクラウド）が必要な処理の全部または一部を担当するようにしてもよい。
【０１３２】
＜Ｈ．まとめ＞
本実施の形態に従う光学測定装置においては、基板上に１または複数の層が順次形成されるサンプルに対して、サンプルの最上層の光学特性を示す干渉マトリックスおよび界面マトリックスと、サンプルの最上層以外の層の光学特性を示す合成マトリックスとに基づいて理論干渉スペクトルを生成し、理論干渉スペクトルと実測干渉スペクトルとが合致するように、サンプルの最上層の膜厚を更新することで、当該膜厚を決定する。先に形成が完了している膜については、光学特性として合成マトリックスを有する単一の層とみなすことで、膜厚を決定する処理の演算量を低減し、処理を高速化できる。
【０１３３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３４】
１  光学測定システム、３  サンプル、４  Ｙ型ファイバ、１０  光源、２０  分光検出器、２２  回折格子、２４  受光素子、２６  インターフェイス回路、３０  基板、３２  層、５０  多層膜製造装置、１００  処理装置、１０２  プロセッサ、１０４  主メモリ、１０６  入力部、１０８  表示部、１１０  ストレージ、１１２  オペレーティングシステム、１１４  測定プログラム、１１６  検出結果、１１８  測定結果、１２０  通信インターフェイス、１２２  ネットワークインターフェイス、１２４  メディアドライブ、１２６  記録媒体、１５０  バッファ、１５２  理論干渉スペクトル生成モジュール、１５４  フィッティングモジュール、１５６  出力モジュール、１５８  ワーキングデータ格納モジュール、１６０  選択モジュール、１６２  光学データ格納部、１６４  合成マトリックス更新モジュール、１７０，１７０Ａ，１７０Ｂ  合成マトリックス、１７２  干渉マトリックス、１７４  界面マトリックス。
【要約】
【課題】複数の層が順次積層される製造プロセスにおいて、より高速に各層の膜厚を測定できる光学測定システムおよび光学測定方法を提供する。
【解決手段】光学測定システムは、測定光を発生する光源と、測定光をサンプルに照射して生じる反射光または透過光を観測光として受光する受光部と、サンプルの最上層の光学特性を示す第１のマトリックスと、サンプルの最上層以外の層の光学特性を示す第２のマトリックスとに基づいて理論干渉スペクトルを生成する生成部とを含む。光学測定システムは、理論干渉スペクトルと観測光のスペクトルである実測干渉スペクトルとが合致するように、サンプルの最上層の膜厚を更新することで、当該膜厚を決定するフィッティング部と、フィッティング部により決定された膜厚を用いて、第２のマトリックスを更新する更新部とを含む。
【選択図】図８【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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