多数角度分光分析器

Inventor： ,
Applicant, Patent owner：
Agent (1)：山崎行造 (外1名)
Gazette classification：公表公報
Application number (International application number)：1995504543
Publication number (International publication number)：1997504861
Application date： Jun. 14, 1994
Publication date： May. 13, 1997
Summary：

【要約】サンプルのパラメータを評価する光学測定装置である。プローブビームを発生するための多色光源を備える。そのプローブビームはサンプル表面に収束される。反射されたプローブ内の個々の光線がビーム内の位置の関数として同時に分析されて多数の波長における情報を提供する。フィルタ、分散素子及び二次元光検出器アレーを用いてビームを多数の入射角においてかつ多数の波長において同時に分析することができる。可変イメージフィルタによって、評価すべきサンプルの面積の寸法を選択することができる。

Claim (excerpt)：

1 多色ビーム内の光線の強度を、該ビーム内の位置の関数として、かつ複数の波長において同時に測定する検出装置であって、前記ビームの経路内に配置されており、前記ビームの一部を透過するための細長い開口を含むフィルタ手段と、前記ビームの透過部分の角度的広がりを光の波長の関数として作る分散手段であって、前記角度的広がりが前記フィルタ手段の開口の配向と直交する方向である分散手段と、前記ビームの透過部分を前記分散手段を通過した後に受けとる検出器手段であって、別々の素子の二次元アレーを含むとともに、個々の光線の強度を前記ビーム内の位置の関数として測定するように配向された少なくとも1つの行素子と、前記ビームの個々の光線強度を波長の関数として測定するための少なくとも1つの列素子とを持つ検出器手段と備える検出装置。2 請求項1の検出装置において、前記フィルタ手段内の前記開口はスリットである検出装置。3 請求項2の検出装置において、前記スリットの寸法は、前記検出器手段に落ちたビームの透過部分のイメージの寸法が行の検出器素子の寸法に対応するように選択されている検出装置。4 請求項2の検出装置において、前記フィルタ手段は前記スリットがビームの直径と整合するように配置されている検出装置。5 請求項2の検出装置において、ビームの偏光が一方の軸線に沿って支配的にS偏光されるとともに直交軸線に沿って支配的にP偏光され、また、前記スリットはS又はP偏光された光のみが透過するように前記軸線の一方に沿って配向される検出装置。6 請求項2の検出装置において、前記ビームの偏光は一方の軸線に沿って支配的にS偏光されるとともに直交軸線に沿って支配的にP偏光され、また、前記スリットは前記S及びP偏光された軸線の中間の軸線に沿って配向され、さらに、プローブビーム内の一方の偏光状態の位相を該プローブビーム内の他方の偏光状態の位相に対して遅延させる手段と、前記プローブビーム内の2つの偏光状態の間に干渉を作るとともに、第1及び第2経路に沿って前記ビームの一部を検出する偏光ビームスプリッタであって、前記第1経路内のビームの部分は右方向円偏光された光からなるとともに前記検出器手段に指向され、さらに、前記第2経路内のビームの部分は左方向円偏光された光からなる偏光ビームスプリッタと、前記第2経路に沿って配置されていてビームの角度的広がりを光の波長の関数として作る第2分散手段であって、前記角度的広がりは前記フィルタ手段の前記スリットの配向に対して直交する方向にある第2分散手段と、前記ビームの透過部分を、前記第2分散手段を通過した後に受けとる第2検出器手段であって、個別の素子の二次元アレーを含むとともに、個々の光線の強度を前記ビーム内の位置の関数として測定するように配向された少なくとも1つの行素子と、前記ビームの個々の光線強度を波長の関数として測定するための少なくとも1つの列素子とを持つ第2検出器手段と備える検出装置。7 請求項6の検出装置において、さらに、前記サンプルの偏光パラメータに関する情報を導き出すためのプロセッサ手段を含み、該プロセッサ手段は一方の検出器手段内の1つの行の素子によって発生された強度測定値の加算値を、他方の検出器手段の対応する行内の素子によって発生された強度測定値の加算値から減算するように機能する検出装置。8 請求項6の検出装置において、さらに、前記サンプルの偏光パラメータに関する情報を導き出すためのプロセッサ手段を含み、該プロセッサ手段は一方の検出器手段内の1つの素子によって発生された強度測定値を、他方の検出器手段の対応する素子によって発生された強度測定値から減算するように機能する検出装置。9 請求項6の検出装置において、前記スリットは前記S及びP偏光状態に関して45度の角度で配向されている検出装置。10 請求項1の検出装置において、さらに、前記分散手段と前記検出器手段との間に配置されていてビームを再コリメートするレンズ手段を含む検出器手段。11 請求項1の検出装置において、前記分散手段は格子である検出装置。12 請求項1の検出装置において、前記分散手段はホログラフィープレートである検出装置。13 請求項1の検出装置において、前記分散手段はプリズムである検出装置。14 請求項1の検出装置において、前記検出器手段はさらに前記ビームの偏光状態を分析する手段を含む検出装置。15 請求項14の検出装置において、前記サンプルに向けられた前記プローブビームは既知の偏光状態を持ち、さらに、前記ビームが前記サンプルと相互作用を行った後に、前記ビームの個々の光線の偏光状態を分析する手段を含む検出装置。16 請求項15の検出装置において、サンプルと相互作用するビームは一方の軸線に沿って支配的にS偏光されるとともに直交軸線に沿って支配的にP偏光され、また、前記ビーム内の光線の偏光状態を分析する手段は、前記プローブビーム内の一方の偏光状態の位相を、前記ビーム内の他方の偏光状態の位相に対して遅延させる手段と、前記サンプルの表面に対する方位角の周りに関して回転可能な偏光器とを備える検出装置。17 多色ビーム内の光線の強度を、該ビーム内の位置の関数として、かつ複数の波長において同時に測定し、ビームの偏光が一方の軸線に沿って支配的にS偏光されるとともに直交軸線に沿って支配的にP偏光される検出装置であって、前記ビームの経路内に配置されており、S又はP偏光された光のみを透過するように前記軸線の一方に沿って向けられて細長いスリットを含むフィルタ手段と、前記ビームの透過部分の角度的広がりを光の波長の関数として作る分散手段であって、前記角度的広がりが前記フィルタ手段の開口の方向と直交する方向となる分散手段と、前記ビームの透過部分を前記分散手段を通過した後に受けとる検出器手段であって、別々の素子の二次元アレーを含むとともに、個々の光線の強度を前記ビーム内の位置の関数として測定するように指向された少なくとも1つの行素子と、前記ビームの個々の光線強度を波長の関数として測定するための少なくとも1つの列素子とを持つ検出器手段と備える検出装置。18 請求項11の検出装置において、前記スリットの寸法は、前記検出器手段に落ちたビームの透過部分のイメージの寸法が行の検出素子の寸法に対応するように選択されている検出装置。19 請求項11の検出装置において、前記フィルタ手段は前記スリットがビームの直径と整合するように配置されている検出装置。20 請求項11の検出装置において、前記分散手段は格子である検出装置。21 請求項11の検出装置において、前記分散手段はホログラフィープレートである検出装置。22 請求項11の検出装置において、前記分散手段はプリズムである検出装置。23 請求項11の検出装置において、前記検出器手段はさらに前記ビームの偏光状態を分析する手段を含む検出装置。24 請求項23の検出装置において、前記ビーム内の光線の偏光状態を分析する手段は、前記プローブビーム内の一方の偏光状態の位相を、前記ビーム内の他方の偏光状態の位相に対して遅延させる手段と、前記サンプルの表面に対する方位角に関して回転可能な偏光器とを備える検出装置。25 サンプル上に形成された薄いフィルムを評価する装置であって、プローブビームを発生するための多色光源と、前記プローブビームの複数の異なる波長を選択的に透過させるカラーフィルタ手段と、前記プローブビームを前記サンプルの表面上に収束する手段であって、これにより、前記収束されたプローブビーム内の光線が前記表面に対して入射角の広がりを作るようにする収束手段と、前記プローブビームが基板の表面と相互作用を行った後に前記プローブビームを受けとる検出器手段であって、複数の入射角の各々においてさまざまな光線の強度を測定する検出器手段と、複数の異なる波長において前記検出器手段によって作られる角度依存の強度測定値に基づいてサンプルを評価するプロセッサ手段であって、前記強度測定値が前記プローブビームと前記薄いフィルムの表面及び前記薄いフィルムと前記サンプルとの間の界面との干渉影響の関数であるプロセッサ手段とを備える評価装置。26 請求項25の装置において、前記プローブビームは前記サンプルの表面と実質的に直角に収束される装置。27 請求項26の装置において、前記プローブビームを収束する手段は球面の顕微鏡対物レンズである装置。28 請求項27の装置において、前記プローブビームは直線偏光され、また、前記レンズは、一方の軸線に沿って支配的にS偏光されるとともに直交軸線に沿って支配的にP偏光される入射光線を作るように機能する装置。29 請求項28の装置において、前記検出器手段は前記プローブビームのS及びP偏光された成分を分離するとともに測定する装置。30 サンプルを評価する装置であって、プローブビームを発生するための多色光源と、前記プローブビームを前記サンプルの表面上に収束するレンズ手段であって、これにより、前記収束されたプローブビーム内の光線が前記表面に対して入射角の広がりを作るようにするレンズ手段と、前記ビームが前記サンプルと相互作用を行った後の前記ビームの経路に配置されており、前記ビームの一部を透過する細長いスリットを含むフィルタ手段であって、前記レンズ手段のイメージ面内に配置されたフィルタ手段と、前記ビームの透過部分の角度的広がりを光の波長の関数として作る分散手段であって、前記角度的広がりが前記フィルタ手段のスリットの方向と直交する方向となる分散手段と、前記ビームの透過部分を前記分散手段を通過した後に受けとる検出器手段であって、別々の素子の二次元アレーを含むとともに、個々の光線の強度を前記ビーム内の位置の関数として測定するように指向された少なくとも1つの行素子と、前記ビームの強度を波長の関数として測定するための少なくとも1つの列素子とを持つ検出器手段と、複数の異なる波長において前記検出器手段によって作られる角度依存の強度測定値に基づいてサンプルを評価するプロセッサ手段とを備える評価装置。31 請求項30の装置において、さらに、前記プローブビームが前記サンプルと相互作用を行った後の前記プローブビームの経路内に配置されたリレーレンズを含み、該リレーレンズが、ビームのイメージが前記レンズ手段を出るときに、該ビームのイメージを前記フィルタ手段の面内に配置する装置。32 請求項31の装置において、前記スリットの寸法は、前記検出器手段に落ちたビームの透過部分のイメージの寸法が行の検出器素子の寸法に対応するように選択されている装置。33 請求項31の装置において、前記フィルタ手段は前記スリットがビームの直径と整合するように配置されている装置。34 請求項31の装置において、ビームの偏光が一方の軸線に沿ってS偏光が支配的に行われるとともに直交軸線に沿ってP偏光が支配的に行われ、また、前記スリットはS又はP偏光された光のみが透過するように前記軸線の一方に沿って指向される装置。35 サンプルのパラメータを評価する装置であって、プローブビームを発生する非コヒーレント光源と、前記プローブビームをサンプル上のスポットに収束する主レンズ手段と、前記プローブビームを、前記サンプルと相互作用した後に分析する検出器手段と、該検出器手段の前に配置されていて焦点面内にサンプルイメージを発生するリレーレンズと、前記検出器手段と前記リレーレンズとの間に配置されるとともに前記リレーレンズの焦点面内に配置されているブロック手段であって、複数のことなるすんぽおうの開口を持ち、該開口が前記サンプルの中継されたイメージの一部のみを透過するように選択的に配置可能であり、前記開口の直径が検出器によって分析されるサンプル上の領域の寸法を制御するブロック手段とを備える評価装置。

IPC (5)：

G01J 4/04 , G01B 11/06 , G01N 21/21 , G01N 21/27 , H01L 21/66

FI (6)：

G01J 4/04 Z , G01B 11/06 G , G01N 21/21 Z , G01N 21/27 B , H01L 21/66 N , H01L 21/66 P

Patent cited by the Patent：

Cited by examiner (4)

偏光解析方法および薄膜測定装置
Gazette classification：公開公報 Application number：特願平3-233041 Applicant：キヤノン株式会社
特開平4-294227
特開平4-205536

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