JPH04294227A - エリプソメータ - Google Patents
エリプソメータInfo
- Publication number
- JPH04294227A JPH04294227A JP5907591A JP5907591A JPH04294227A JP H04294227 A JPH04294227 A JP H04294227A JP 5907591 A JP5907591 A JP 5907591A JP 5907591 A JP5907591 A JP 5907591A JP H04294227 A JPH04294227 A JP H04294227A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- measurement
- analyzer
- sample
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体や酸化物等の薄
膜の厚さ、屈折率等の物性を測定するため等に使用され
るエリプソメータに関する。
膜の厚さ、屈折率等の物性を測定するため等に使用され
るエリプソメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】エリプソメトリ（偏光解析法）は物体表
面から反射してくる光の偏光状態の変化を観測して物体
の光学定数あるいは物体表面上に存在する薄膜の光学定
数及び膜厚を知る方法である。ＭＢＥ（分子線エピタキ
シー法）やＭＯＣＶＤ（有機金属気相蒸着法）等により
半導体多元混晶薄膜を作成する場合、このエリプソメト
リを測定方法として使用することにより、光学定数から
薄膜中の元素組成比等の解析を行うことができる。
面から反射してくる光の偏光状態の変化を観測して物体
の光学定数あるいは物体表面上に存在する薄膜の光学定
数及び膜厚を知る方法である。ＭＢＥ（分子線エピタキ
シー法）やＭＯＣＶＤ（有機金属気相蒸着法）等により
半導体多元混晶薄膜を作成する場合、このエリプソメト
リを測定方法として使用することにより、光学定数から
薄膜中の元素組成比等の解析を行うことができる。
【０００３】このエリプソメトリを行う従来のエリプソ
メータの一例を図２に示す。図２において、ランプ等の
多色発光光源２１からの光はコリメータによって平行光
化されて分光器２２に入射され任意の波長に単色化され
た後、偏光子２３によって直線偏光となり１／４波長板
２４を経て試料２５に入射される。試料２５からの反射
光は楕円偏光となり、回転検光子２６を介して光検出部
２７によって検出される。
メータの一例を図２に示す。図２において、ランプ等の
多色発光光源２１からの光はコリメータによって平行光
化されて分光器２２に入射され任意の波長に単色化され
た後、偏光子２３によって直線偏光となり１／４波長板
２４を経て試料２５に入射される。試料２５からの反射
光は楕円偏光となり、回転検光子２６を介して光検出部
２７によって検出される。
【０００４】試料面へ直線偏光を入射させると、薄膜の
屈折率ｎ、膜厚ｄによって反射光の偏光状態が変化する
ので、試料表面からの反射光は一般に楕円偏光となる。 したがって、ＣＰＵ２９により検光子回転駆動部２８を
駆動して回転検光子２６を回転させ、検光子２６が半回
転または１回転する間の光検出部２７の出力をＣＰＵ２
９に取り込む。そして、ＣＰＵ２９によって光検出出力
を演算することにより、光の進行方向からみて、入射面
（入射光、反射光、屈折光を含む面）に平行な波と垂直
な波の位相差Δと振幅比ｔａｎΨのうちの角度Ψを求め
、求めた位相差Δと角度Ψの値とから薄膜の屈折率ｎ、
膜厚ｄを求めることができる。
屈折率ｎ、膜厚ｄによって反射光の偏光状態が変化する
ので、試料表面からの反射光は一般に楕円偏光となる。 したがって、ＣＰＵ２９により検光子回転駆動部２８を
駆動して回転検光子２６を回転させ、検光子２６が半回
転または１回転する間の光検出部２７の出力をＣＰＵ２
９に取り込む。そして、ＣＰＵ２９によって光検出出力
を演算することにより、光の進行方向からみて、入射面
（入射光、反射光、屈折光を含む面）に平行な波と垂直
な波の位相差Δと振幅比ｔａｎΨのうちの角度Ψを求め
、求めた位相差Δと角度Ψの値とから薄膜の屈折率ｎ、
膜厚ｄを求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体多元
混晶薄膜作成装置を用いてレーザ素子を作成する場合、
作成されたレーザ素子の波長分散特性が重要となるため
、作成されている薄膜の屈折率の波長特性を成膜中に監
視することが必要であり、複数波長での屈折率等を測定
する必要がある。しかし、従来のエリプソメータは上記
のように構成されており、ランプからの多色光を分光器
等で単色化したものを測定光として用いているので、複
数波長での測定値を得るためには、必要な波長の数と同
じ回数だけ分光器から出力される波長を切り換えて測定
を行わなければならない。
混晶薄膜作成装置を用いてレーザ素子を作成する場合、
作成されたレーザ素子の波長分散特性が重要となるため
、作成されている薄膜の屈折率の波長特性を成膜中に監
視することが必要であり、複数波長での屈折率等を測定
する必要がある。しかし、従来のエリプソメータは上記
のように構成されており、ランプからの多色光を分光器
等で単色化したものを測定光として用いているので、複
数波長での測定値を得るためには、必要な波長の数と同
じ回数だけ分光器から出力される波長を切り換えて測定
を行わなければならない。
【０００６】したがって、このようなエリプソ法を半導
体多元混晶薄膜作成装置に適用した場合、半導体成膜中
に薄膜の複数の波長での屈折率ｎを迅速に測定すること
ができない。半導体成膜装置の場合には、測定中にも物
質状態が変化していくので、なるべく早い測定が必要で
あり、従来のエリプソメータでは半導体多元混晶薄膜作
成装置の成膜管理に使用できないという問題があった。
体多元混晶薄膜作成装置に適用した場合、半導体成膜中
に薄膜の複数の波長での屈折率ｎを迅速に測定すること
ができない。半導体成膜装置の場合には、測定中にも物
質状態が変化していくので、なるべく早い測定が必要で
あり、従来のエリプソメータでは半導体多元混晶薄膜作
成装置の成膜管理に使用できないという問題があった。
【０００７】本発明は、上記問題点を解消するために創
案されたものであり、１回の測定によって複数波長での
測定値が得られ、迅速に測定を行うことができるエリプ
ソメータを提供することを目的とする。
案されたものであり、１回の測定によって複数波長での
測定値が得られ、迅速に測定を行うことができるエリプ
ソメータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のエリプソメータは、光源と、この光源からの
光の試料面への入射光路中に配置される偏光子と、試料
からの反射光路中に配置される検光子と、反射光を検出
する光検出部とを備えたエリプソメータにおいて、測定
用光源として多色の平行光を発光する光源を用いるとと
もに、反射光を分岐するビームスプリッタと、分岐され
た光を検出する光検出部としてそれぞれフィルターと光
検出器よりなる光検出部を使用することを特徴とする。
に本発明のエリプソメータは、光源と、この光源からの
光の試料面への入射光路中に配置される偏光子と、試料
からの反射光路中に配置される検光子と、反射光を検出
する光検出部とを備えたエリプソメータにおいて、測定
用光源として多色の平行光を発光する光源を用いるとと
もに、反射光を分岐するビームスプリッタと、分岐され
た光を検出する光検出部としてそれぞれフィルターと光
検出器よりなる光検出部を使用することを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明のエリプソメータは上記のように構成さ
れており、光源からの多色の平行光が偏光子を介して測
定試料に入射され、測定試料からの反射光は検光子を通
過した後、ビームスプリッタによって複数個の光路に分
岐される。そして、分岐されたそれぞれの光が光検出部
に入射され、フィルターによってそれぞれの光検出部で
測定したい波長の光のみが透過されて光検出器によって
検出される。したがって、１回の測定により複数波長で
の測定値が得られ、これらの測定値からそれぞれの波長
における光学定数を求めることができる。
れており、光源からの多色の平行光が偏光子を介して測
定試料に入射され、測定試料からの反射光は検光子を通
過した後、ビームスプリッタによって複数個の光路に分
岐される。そして、分岐されたそれぞれの光が光検出部
に入射され、フィルターによってそれぞれの光検出部で
測定したい波長の光のみが透過されて光検出器によって
検出される。したがって、１回の測定により複数波長で
の測定値が得られ、これらの測定値からそれぞれの波長
における光学定数を求めることができる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明のエリプソメータを示す図であ
る。図１において、１は多色の平行光を発光する光源部
、２は偏光子、３は１／４波長板、４は試料、５は回転
検光子、６はビームスプリッターで、複数のハーフプレ
ートミラー６ａ〜６ｃと全反射ミラー７より構成されて
いる。また、１０は光検出部でそれぞれ干渉フィルター
８ａ〜８ｆと光検出器９より構成されている。１１は検
光子５の回転駆動部であり、１２はＣＰＵ（中央演算処
理部）である。
る。図１において、１は多色の平行光を発光する光源部
、２は偏光子、３は１／４波長板、４は試料、５は回転
検光子、６はビームスプリッターで、複数のハーフプレ
ートミラー６ａ〜６ｃと全反射ミラー７より構成されて
いる。また、１０は光検出部でそれぞれ干渉フィルター
８ａ〜８ｆと光検出器９より構成されている。１１は検
光子５の回転駆動部であり、１２はＣＰＵ（中央演算処
理部）である。
【００１１】次に、本発明のエリプソメータを用いた測
定方法を説明する。多色発光光源１からの平行光はその
まま偏光子２に入射し、偏光子２によって直線偏光とな
り１／４波長板３を経て試料４表面に照射される。試料
４からの反射光は楕円偏光となり、回転検光子５を介し
てビームスプリッター６に入射する。この光は複数のハ
ーフプレートミラー６ａ〜６ｃで透過と反射を繰り返し
、各ハーフプレートミラー６ａ〜６ｃ及び全反射ミラー
７で反射した光が各光検出部１０に入射する。このとき
、各ハーフプレートミラーは、例えば４光路に分岐する
場合には、 ６ａ……２５％反射、７５％透過 ６ｂ……３３％反射、６７％透過 ６ｃ……５０％反射、５０％透過 のように設定しておけば、それぞれおおよそ同光量に分
岐される。
定方法を説明する。多色発光光源１からの平行光はその
まま偏光子２に入射し、偏光子２によって直線偏光とな
り１／４波長板３を経て試料４表面に照射される。試料
４からの反射光は楕円偏光となり、回転検光子５を介し
てビームスプリッター６に入射する。この光は複数のハ
ーフプレートミラー６ａ〜６ｃで透過と反射を繰り返し
、各ハーフプレートミラー６ａ〜６ｃ及び全反射ミラー
７で反射した光が各光検出部１０に入射する。このとき
、各ハーフプレートミラーは、例えば４光路に分岐する
場合には、 ６ａ……２５％反射、７５％透過 ６ｂ……３３％反射、６７％透過 ６ｃ……５０％反射、５０％透過 のように設定しておけば、それぞれおおよそ同光量に分
岐される。
【００１２】一方、光検出部１０に入射した光は各干渉
フィルター８ａ〜８ｆによりそれぞれの光検出部で検出
する波長の光のみが透過され、この透過光が各光検出器
９によって検知される。したがって、ＣＰＵ１２により
検光子回転駆動部１１を駆動して回転検光子５を回転さ
せ、検光子が半回転または１回転する間、光検出器９の
出力をＣＰＵ８に入力する。そして、ＣＰＵ１２によっ
て光検出出力を演算することにより、角度Ψと位相差Δ
を演算し、演算した角度Ψと位相差Δより薄膜の屈折率
ｎと膜厚ｄを求めることができる。
フィルター８ａ〜８ｆによりそれぞれの光検出部で検出
する波長の光のみが透過され、この透過光が各光検出器
９によって検知される。したがって、ＣＰＵ１２により
検光子回転駆動部１１を駆動して回転検光子５を回転さ
せ、検光子が半回転または１回転する間、光検出器９の
出力をＣＰＵ８に入力する。そして、ＣＰＵ１２によっ
て光検出出力を演算することにより、角度Ψと位相差Δ
を演算し、演算した角度Ψと位相差Δより薄膜の屈折率
ｎと膜厚ｄを求めることができる。
【００１３】なお、上記実施例では、光源部としてラン
プを用いた場合を説明したが、多色発光光源として多波
長発振レーザを用いることもでき、このような光源を用
いれば、より単色化された測定を行えるので、測定精度
を向上させることができる。また、１／４波長板３を省
くことにより構成を簡単にすることもでき、さらに、各
ハーフプレートミラーの反射、透過光量は任意に設定す
ることができ、ビームスプリッタで同光量に分岐する必
要はない。
プを用いた場合を説明したが、多色発光光源として多波
長発振レーザを用いることもでき、このような光源を用
いれば、より単色化された測定を行えるので、測定精度
を向上させることができる。また、１／４波長板３を省
くことにより構成を簡単にすることもでき、さらに、各
ハーフプレートミラーの反射、透過光量は任意に設定す
ることができ、ビームスプリッタで同光量に分岐する必
要はない。
【００１４】また、上記実施例では、回転検光子６を回
転させながら光検出部７の出力を測定することにより、
角度Ψと位相差Δを求めたが、偏光子と検光子をともに
回転可能とし、偏光子と検光子を回転させながら光検出
器の出力が最小となる点を求めることにより、角度Ψと
位相差Δを測定しても良い。
転させながら光検出部７の出力を測定することにより、
角度Ψと位相差Δを求めたが、偏光子と検光子をともに
回転可能とし、偏光子と検光子を回転させながら光検出
器の出力が最小となる点を求めることにより、角度Ψと
位相差Δを測定しても良い。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、本発明によるエリプソメ
ータは、測定用光源として多色の平行光を発光する光源
を用いるとともに、反射光を分岐するビームスプリッタ
と、分岐された光を検出する光検出部としてフィルター
と光検出器よりなる光検出部を使用しているので、１回
の測定によって複数波長での測定値が得られ、迅速に測
定を行うことができるので、半導体成膜装置等に用いた
場合、半導体薄膜の成膜中に迅速に測定を行うことがで
きる。
ータは、測定用光源として多色の平行光を発光する光源
を用いるとともに、反射光を分岐するビームスプリッタ
と、分岐された光を検出する光検出部としてフィルター
と光検出器よりなる光検出部を使用しているので、１回
の測定によって複数波長での測定値が得られ、迅速に測
定を行うことができるので、半導体成膜装置等に用いた
場合、半導体薄膜の成膜中に迅速に測定を行うことがで
きる。
【図１】本発明のエリプソメータの一実施例を示す図で
ある。
ある。
【図２】従来のエリプソメータを示す図である。
１……光源部、２……偏光子、３……１／４波長板、４
……試料、５……回転検光子、６……ビームスプリッタ
ー、６ａ〜６ｃ……ハーフプレートミラー、７……全反
射ミラー７、８ａ〜８ｆ……フィルター、９……光検出
器、１０……光検出部、１１……検光子駆動部、１２…
…ＣＰＵ
……試料、５……回転検光子、６……ビームスプリッタ
ー、６ａ〜６ｃ……ハーフプレートミラー、７……全反
射ミラー７、８ａ〜８ｆ……フィルター、９……光検出
器、１０……光検出部、１１……検光子駆動部、１２…
…ＣＰＵ
Claims (1)
- 【請求項１】 多色の平行光を発光する光源と、この
光源からの光の試料面への入射光路中に配置される偏光
子と、試料からの反射光路中に配置される検光子と、こ
の検光子からの光を分岐するビームスプリッタと、ビー
ムスプリッタからの分岐光がそれぞれ入射される複数の
光検出部とを備え、この光検出部がそれぞれフィルター
と光検出器とを備えていることを特徴とするエリプソメ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5907591A JPH04294227A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | エリプソメータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5907591A JPH04294227A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | エリプソメータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294227A true JPH04294227A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13102870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5907591A Pending JPH04294227A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | エリプソメータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294227A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0622624A1 (en) * | 1993-04-23 | 1994-11-02 | Research Development Corporation Of Japan | A method for observing film thickness and/or refractive index |
| JP2009103598A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 分光エリプソメータおよび偏光解析方法 |
| JP2009192343A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Nokodai Tlo Kk | 測定対象の旋光度を計測する計測装置 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP5907591A patent/JPH04294227A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0622624A1 (en) * | 1993-04-23 | 1994-11-02 | Research Development Corporation Of Japan | A method for observing film thickness and/or refractive index |
| JP2009103598A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 分光エリプソメータおよび偏光解析方法 |
| JP2009192343A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Nokodai Tlo Kk | 測定対象の旋光度を計測する計測装置 |
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