JP3838420B2 - 誘電率測定方法および誘電率測定装置 - Google Patents
誘電率測定方法および誘電率測定装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上の誘電体膜の誘電率を非接触にて測定する誘電率測定方法および誘電率測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体基板（以下、「基板」という。）上に誘電体薄膜（以下、「誘電体膜」という。）である酸化膜（ＳｉＯ２）を形成し、酸化膜が集積回路の層間絶縁膜として利用されている。近年ではＬＳＩの高集積化に伴い、誘電体膜の特性に起因する信号遅延の問題が無視できなくなりつつある。信号遅延を抑制するためには低誘電率の層間絶縁膜（以下、「低誘電率膜」という。）が必要とされ、ｌｏｗ−ｋ膜と呼ばれる様々な種類の低誘電率膜が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の酸化膜に比べて低誘電率膜は、膜質が不安定であったり、エッチングガスに対する耐性、機械的強度等が低いという問題を有している。したがって、低誘電率膜の成膜直後にプローブを接触させて低誘電率膜の誘電率を測定することは困難となる。低誘電率膜の誘電率を測定するためには、ＬＳＩ製造の最終工程により電極が取り付けられた後に電極間に電圧を付与して測定することが必要となる。
【０００４】
しかしながら、ＬＳＩの製造歩留まりを向上させるためには、最終工程の後に誘電率の測定を行うのではなく、なるべく成膜直後に低誘電率膜の誘電率を測定して管理する必要がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光学的測定を利用することにより基板上の誘電体膜の誘電率を非接触にて測定することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上の誘電体膜の誘電率を測定する誘電率測定方法であって、基板の第１の光学特性として可視ないし近紫外の波長域の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第１測定工程と、前記基板の第２の光学特性として赤外の波長域の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第２測定工程と、前記第１の光学特性および前記第２の光学特性を用いて前記誘電体膜の誘電率を求める算出工程とを有し、前記算出工程において、前記誘電率が、定数項と、セルマイヤの分散式とを加算した式と、ローレンツ振動子の和とを加算したものとしてモデル化され、前記算出工程が、前記第１の光学特性に基づいて前記定数項と、前記セルマイヤの分散式とを加算した式のパラメータの値を算出する工程と、前記第２の光学特性に基づいて前記ローレンツ振動子の和のパラメータの値を算出する工程とを有する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の誘電率測定方法であって、前記基板が半導体基板であり、前記第１の光学特性として前記基板の可視ないし近紫外の波長域の光に対する反射率が取得され、前記第２の光学特性として前記基板の赤外の波長域の光に対する透過率が取得される。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の誘電率測定方法であって、前記誘電体膜が前記基板上に形成された低誘電率層間絶縁膜である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の誘電率測定方法であって、前記可視ないし近紫外の波長域が２５０ないし８００ｎｍの波長域を含み、前記赤外の波長域が２ないし４０μｍの波長域を含む。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、基板上の誘電体膜の誘電率を測定する誘電率測定装置であって、基板に可視ないし近紫外の波長域の第１の光を照射する第１照射手段と、前記第１の光の照射により前記基板から導かれる光を受光する第１受光手段と、前記第１受光手段の出力に基づいて、前記基板の第１の光学特性として前記第１の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第１光学特性取得手段と、前記基板に向けて赤外の波長域の第２の光を照射する第２照射手段と、前記第２の光の照射により前記基板から導かれる光を受光する第２受光手段と、前記第２受光手段の出力に基づいて、前記基板の第２の光学特性として前記第２の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第２光学特性取得手段と、前記第１の光学特性および前記第２の光学特性を用いて前記誘電体膜の誘電率を求める算出手段とを備え、前記誘電率が、定数項と、セルマイヤの分散式とを加算した式と、ローレンツ振動子の和とを加算したものとしてモデル化され、前記算出手段が、前記第１の光学特性に基づいて前記定数項と、前記セルマイヤの分散式とを加算した式のパラメータの値を算出する工程と、前記第２の光学特性に基づいて前記ローレンツ振動子の和のパラメータの値を算出する工程とを行う。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の誘電率測定装置であって、基板の製造ラインとの間で基板の受け渡しを行う受渡手段をさらに備える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜１． 誘電率測定の原理および方法＞
ある波長の光（電磁波）に対する誘電体膜の誘電率（複素誘電率）と膜厚とから、その波長の光に対する誘電体膜の反射率、透過率、分光偏光解析法における複素振幅反射率比等の光学特性を求めることができる。逆に、誘電率を波長に対する関数（ただし、誘電率の実部と虚部とがクラマースクロニッヒの関係を満たすものとし、以下、「モデル誘電関数」という。）とし、複数の波長の光に対する誘電体膜の反射率、透過率、複素振幅反射率比等の光学特性から誘電体膜の誘電率および膜厚を求めることができる。
【００１４】
以下の誘電率測定の原理では、モデル誘電関数として数１にて示すものが用いられる。
【００１５】
【数１】
【００１６】
数１に示すモデル誘電関数はエネルギーＥ（＝ｈν）の関数となっており、第１項ないし第３項を加算したものとしてモデル化されている。第１項は定数項ε１∞、第２項はセルマイヤの分散式、第３項はローレンツ振動子の和となっており、第２項および第３項は誘電体膜における異なる種類の分極をモデル化している。第２項におけるＡは振幅、Ｅ１は測定範囲外の吸収ピークにおけるエネルギーである。第３項におけるＡｎはｎ番目の吸収ピークにおける振幅、Ｅ０ｎはローレンツ共振振動数、Γｎは拡張パラメータである。数１はクラマースクロニッヒの関係を厳密に満たす。
【００１７】
一般に絶縁物質は原子核や陽イオンといった正電荷を帯びた粒子と電子や陰イオンといった負電荷を帯びた粒子とから構成され、外部から電界（電場）が与えられるとこれらが互いに反対方向に力を受けて分極が生じる。そして、誘電率とは物質の分極をマクロに捉えた際の物理量である。
【００１８】
物質の分極は電子分極、イオン分極および配向分極の３つのタイプに大きく分けることができる。電子分極は電界により原子の電子雲と原子核との位置関係がずれることにより生じる分極であり、イオン分極はイオン結合する結晶において正イオンと負イオンとが電界により変位することにより生じる分極である。配向分極は永久双極子モーメントを有する分子が電界の方向に向くことにより生じる分極である。
【００１９】
例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）では、イオン分極が支配的であり、塩素（ＨＣｌ）では配向分極が支配的となる。このように特定の種類の分極が通常支配的となるが、一般的には、誘電率（すなわち、分極）は、これらの分極の影響の総和として捉えることができる。
【００２０】
これらの分極は印加される電界の周波数に依存する。電界の周波数を上げていった場合、配向分極がまず電界の変化に追従することができなくなる。これは、液体や固体内で分子が向きを変更する際に時間がかかるためである。電界の周波数をさらに上げていくと、赤外線領域の周波数（振動数）でイオン分極が電場の変化に追従しなくなり、可視光ないし近紫外線領域の周波数で電子分極が追従しなくなる。なお、このような分極の周波数依存性は誘電分散と呼ばれる。
【００２１】
数１において、第１項の定数および第２項のセルマイヤの分散式は電子分極に基づく誘電率の特性に相当し、第３項のローレンツ振動子の総和はイオン分極に基づく誘電率の特性に相当する。したがって、可視ないし近紫外の波長域の光を測定対象である誘電体膜に照射し、誘電体膜から導かれる光の特性を測定することにより、第１項の定数および第２項のセルマイヤの分散式のパラメータの値を求めることが可能となる。その後、赤外の波長域の光を誘電体膜に照射し、誘電体膜から導かれる光の特性を用いて第３項のローレンツ振動子のパラメータの値を求めることが可能となる。
【００２２】
図１および図２は誘電体膜に光を照射することにより、数１の第１項である定数項、並びに、第２項および第３項のパラメータの値を求め、これにより、誘電体膜の誘電率を求める際の手順の流れを示す図である。
【００２３】
まず、可視ないし近紫外の波長域の複数の波長の光に対する誘電体膜の反射率、透過率、または、偏光解析結果（すなわち、偏光解析法における複素振幅反射率比（楕円偏光光の長軸と短軸との比および電界と磁界との位相のずれ））が誘電体膜の第１の光学特性として測定される（ステップＳ１１）。なお、複数の波長の光に対する反射率や透過率は分光光度計を用いて一度に取得することが可能であり、複数の波長の光に対する複素振幅反射率比は分光エリプソメータを用いて一度に取得することが可能である。
【００２４】
次に、誘電体膜の仮の膜厚Ｔ、数１における定数項ε１∞および第２項のパラメータＡ，Ｅ１の仮の値を決定し（ステップＳ１２）、これらの仮の値から導かれる理論的な第１の光学特性が求められる（ステップＳ１３）。このとき、理論的な反射率、透過率および複素振幅反射率比のうち、実際に測定された第１の光学特性と同種類のものが求められる。なお、膜厚Ｔは成膜処理の条件からおよその値を定めることができ、定数項ε１∞およびパラメータＡ，Ｅ１も誘電体膜の材質からおよその値を定めることができる。したがって、これらの推測値が初期値として決定される。
【００２５】
理論的な第１の光学特性が求められると、ステップＳ１１にて測定された実際の第１の光学特性と理論的な第１の光学特性とが比較され、これらの光学特性の差が許容範囲内か否かが確認される（ステップＳ１４）。通常、１回目の比較に際して実際の第１の光学特性と理論的な第１の光学特性とは相違することから、膜厚Ｔ、定数項ε１∞およびパラメータＡ，Ｅ１の仮の値を若干変更して再度理論的な第１の光学特性が求められる（ステップＳ１５，Ｓ１３）。
【００２６】
その後、シンプレックス法や最小自乗法等の非線形最適化法を利用しつつ実際の第１の光学特性と理論的な第１の光学特性との差が許容範囲内になるまで、膜厚Ｔ、定数項ε１∞およびパラメータＡ，Ｅ１の仮の値の変更および理論的な第１の光学特性の算出が繰り返される（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。両光学特性の差が許容範囲内になると、このときの膜厚Ｔ、定数項ε１∞およびパラメータＡ，Ｅ１ の値が実際の値として決定される（ステップＳ１６）。
【００２７】
続いて、赤外の波長域の複数の波長の光に対する誘電体膜の反射率、透過率、または、複素振幅反射率比が誘電体膜の第２の光学特性として測定される（ステップＳ２１）。なお、複数の波長の光に対するこれらの光学特性も分光光度計や分光エリプソメータを用いて一度に取得することが可能である。
【００２８】
次に、数１における第３項のパラメータＡｎ，Ｅ０ｎ，Γｎの仮の値を決定し、ステップＳ１５にて決定された誘電体膜の膜厚Ｔ、定数項ε１∞および第２項のパラメータＡ，Ｅ１の値を用いつつ、理論的な第２の光学特性が求められる（ステップＳ２２，Ｓ２３）。このとき、理論的な反射率、透過率および複素振幅反射率比のうち、実際の第２の光学特性と同種類のものが求められる。なお、パラメータＡｎ，Ｅ０ｎ，Γｎも誘電体膜の材質からおよその値を定めることができる。
【００２９】
その後、第１の光学特性の場合と同様に、ステップＳ２１にて測定された実際の第２の光学特性とステップＳ２２にて求められた理論的な第２の光学特性とが比較され、これらの光学特性の差が許容範囲となるまでパラメータＡｎ，Ｅ０ｎ，Γｎの仮の値の変更および理論的な第２の光学特性の算出が繰り返される（ステップＳ２３〜Ｓ２５）。
【００３０】
実際の第２の光学特性と理論的な第２の光学特性との差が許容範囲内になると、このときのパラメータＡｎ，Ｅ０ｎ，Γｎの値が実際の値として決定される（ステップＳ２６）。
【００３１】
数１における定数項および各種パラメータの値が求められると、エネルギーＥに０と代入し、ε（０）が求めるべき誘電率とされる（ステップＳ３１）。なぜならば、誘電体膜が電気的回路の一部として利用される際の電界の変化の周波数は光による電界の変化の周波数に比べて十分に小さく、かつ、電気的誘電率と光学的誘電率との間には高い相関関係が認められ、電界の変化のエネルギーＥ（＝ｈν）を０とみなすいわゆる静電誘電率を誘電体膜の誘電率として利用することができるからである。すなわち、数２により誘電体膜の誘電率が求められる。
【００３２】
【数２】
【００３３】
以上の処理により、非接触の光学的手法のみで誘電体膜の電気的誘電率を測定することが実現される。また、上記手法により誘電率に対するイオン分極および電子分極の影響の度合いが定量的に得られるため、誘電体膜に対するより高度な分析結果を得ることも実現される。
【００３４】
なお、ステップＳ２１は、ステップＳ１２〜Ｓ１６の前に（あるいは、並行して）行われてもよく、ステップＳ１１の前に行われてもよい。
【００３５】
＜２． 装置構成の例＞
図３は、上記の誘電率測定方法を実現する誘電率測定装置１の使用例を示す図である。
【００３６】
誘電率測定装置１は、半導体の基板９を製造する製造ライン８に組み込まれて使用される。もちろん、誘電率測定装置１は単独で使用することも可能であるが、非接触にて測定を行うことができるため低誘電率の層間絶縁膜（低誘電率膜）のような機械的強度の低い誘電体膜であっても誘電率の測定をインライン化することができる。図３では製造ライン８のうち、上流側の成膜装置８１および下流側の塗布装置８２のみを一例として図示している。
【００３７】
成膜装置８１と塗布装置８２との間には、基板９を搬送するための搬送ロボット８３が配置される。搬送ロボット８３は回動およびスライド移動するハンド８３１を有する。一方、誘電率測定装置１は基板９を吸着ヘッド１１１に吸着して装置内へと移送する移送ロボット１１を有する。
【００３８】
搬送ロボット８３は成膜装置８１から基板９を取り出して塗布装置８２に渡すが、数枚〜数十枚に一度の割合で基板９を誘電率測定装置１の移送ロボット１１に渡す。すなわち、搬送ロボット８３は製造ライン８と誘電率測定装置１との間で基板９の受け渡しを行う。移送ロボット１１は基板９を誘電率測定装置１内部へと移送するとともに測定後の基板９を誘電率測定装置１から取り出して搬送ロボット８３に渡す。なお、全基板９が誘電率測定装置１に渡されてもよい。
【００３９】
誘電率測定装置１は、可視ないし近紫外の波長域の光および赤外の波長域の光を基板９に照射し、得られたデータを演算処理部１２に転送する。演算処理部１２では上述の演算が行われ、求められた誘電率がディスプレイ１３に表示される。
【００４０】
図４は誘電率測定装置１の内部構成および演算処理部１２の機能を示す図である。図４において第１光学特性取得部１２１、第１パラメータ群算出部１２２、第２光学特性取得部１２３、第２パラメータ群算出部１２４および誘電率算出部１２５が演算処理部１２の機能を示している。なお、これらの機能はＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理を行うことにより実現されるものであり、これらの機能の分け方は任意に変更されてよい。また、各機能は専用の電気的回路により実現されてもよく、この場合、各機能が明確に１つの回路として構築される必要もない。
【００４１】
誘電率測定装置１の内部には、可視ないし近紫外の波長域の光を基板９に向けて照射するとともに基板９からの光を受光する第１光学系１４、および、赤外の波長域の光を基板９に向けて照射するとともに基板９からの光を受光する第２光学系１５が配置される。
【００４２】
第１光学系１４には可視ないし近紫外の波長域の光を出射する光源１４１が設けられ、光源１４１からの光はレンズ１４２、ハーフミラー１４３および集光レンズ１４４を介して基板９上に集光されつつ垂直に照射される。基板９上にて反射した光は再び集光レンズ１４４へと導かれ、ハーフミラー１４３を透過して分光器１４５に入射し、受光される。すなわち、分光器１４５内のグレーチングにより基板９からの反射光が分光されて受光素子配列へと導かれ、受光素子配列により波長ごとの成分が受光される。分光器１４５からの出力は信号変換回路１４６によりデジタル変換され、信号変換回路１４６から出力されるデジタルデータに基づいて第１光学特性取得部１２１が基板９の分光反射率を取得する。
【００４３】
一方、第２光学系１５には赤外の波長域の光を出射する光源１５１が設けられる。光源１５１からの光はレンズ１５２、ハーフミラー１５３および集光レンズ１５４ａを介して基板９の下面に集光されつつ照射される。赤外光は半導体の基板９を下方から上方へと透過し、透過光は対物レンズ１５４ｂを介して分光器１５５に入射し、受光される。分光器１５５からの出力は信号変換回路１５６によりデジタル変換され、第２光学特性取得部１２３により基板９の分光透過率が取得される。
【００４４】
以上の動作により、誘電体膜が形成された基板９の第１の光学特性として可視ないし近紫外の波長域の光に対する分光反射率が取得され、第２の光学特性として赤外の波長域の光に対する分光透過率が取得される。これらの処理はそれぞれ図１のステップＳ１１および図２のステップＳ２１に相当する。
【００４５】
なお、誘電率測定装置１内の基板９を支持する台は水平方向に移動可能とされており、分光反射率および分光透過率は基板９上の同一の部位に対して測定される。
【００４６】
その後、第１パラメータ群算出部１２２によりステップＳ１２ないしＳ１６が実行され、膜厚およびセルマイヤの分散式のパラメータの値が求められる。さらに、膜厚および各種パラメータの値が第２パラメータ群算出部１２４に入力され、ステップＳ２２ないしＳ２６が実行されることによりローレンツ振動子のパラメータの値が求められる。
【００４７】
最後に、誘電率算出部１２５がステップＳ３１を実行する。すなわち、数２により誘電体膜の誘電率が求められる。求められた誘電率はディスプレイ１３に表示され、作業者に通知される。なお、必要に応じて基板９が水平方向に移動され、基板９上の他の部位に対する誘電率の測定が行われる。
【００４８】
＜３． 他の手法による光学特性の取得と実験結果＞
誘電率測定装置１では、基板９の第１の光学特性として分光反射率を取得し、第２の光学特性として分光透過率を取得するようになっているが、これらの光学特性は複数の波長の光に対する垂直入射時の反射率および透過率並びに斜め入射時の偏光解析法における複素振幅反射率比のいずれであってもよい。これらの光学特性はいずれも膜厚および各種パラメータの値から理論的に求めることができ、上記手法と同様に利用することができるからである。
【００４９】
反射率および透過率の測定には分光光度計が用いられてもよいが、複数の特定の波長の光に対する反射率や透過率のみが取得される光学機器であってもよい。また、赤外光を用いた第２の光学特性の取得に際しては透過型または反射型のＦＴ−ＩＲ装置（フーリエ変換赤外分光法を利用した装置）を用いることも可能である。複素振幅反射率比が利用される場合には分光エリプソメータが用いられる。複素振幅反射率比は２つの成分を有するため、分光エリプソメータを用いることにより精度よく誘電率を求めることが実現される。以上の光学機器は誘電率測定装置１に任意に組み込まれてよく、例えば、分光エリプソメータとＦＴ−ＩＲ装置とが組み込まれてもよい。
【００５０】
誘電率測定装置１は、非接触かつ非破壊にて基板９上の誘電体膜の誘電率を測定することができるため、機械的強度の低い低誘電率膜（ｌｏｗ−ｋ膜）に対する測定に特に適している。この場合、低誘電率膜の材料に鑑み、可視ないし近紫外の波長域としては２５０ないし８００ｎｍを含む波長域が好ましく、赤外の波長域としては分子振動の周波数域を考慮して２ないし４０μｍを含む波長域が好ましい。
【００５１】
表１はこれらの波長域の光を用いて低誘電率膜の誘電率を測定した結果を示す表である。なお、表１の測定結果は、可視ないし近紫外の波長域の光を用いる分光エリプソメータにより複素振幅反射率比が第１の光学特性として取得され、赤外の波長域の光を用いるＦＴ−ＩＲ装置により分光透過率が第２の光学特性として取得され、これらの光学特性に基づいて求められた誘電率を示している。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１に示すように、所定の波長域における２つの光学特性を利用することにより、３種類の低誘電率膜の誘電率が非常に精度よく求めることが実現されている。
【００５４】
なお、半導体基板は可視ないし近紫外の波長域の光に対して不透明であり、赤外の波長域の光に対して透明であることから、半導体基板の場合には第１の光学特性として複数の波長の光に対する反射率が取得され、第２の光学特性として複数の波長の光に対する透過率が取得されることにより容易に誘電率の測定を行うことができる。ただし、半導体基板上に配線が形成されている場合には、第２の光学特性として複数の波長の光に対する反射率が取得されることが好ましい。
【００５５】
基板はガラス基板であってもよい。この場合、基板は可視ないし近紫外の波長域の光に対して透明であり、赤外の波長域の光に対して不透明であることから、誘電率を測定する際に第１の光学特性として複数の波長の光に対する透過率が取得され、第２の光学特性として複数の波長の光に対する分光反射率が取得されることが好ましい。
【００５６】
さらに、第１または第２の光学特性として、反射率、透過率および複素振幅反射率比から選択された複数のものが取得されてもよい。また、光学特性として成膜された基板の吸収率が求められてもよいが、吸収率の測定は反射率および透過率を利用することと同等である。特に、反射率が極端に小さい場合には吸収率を利用することは透過率を利用することと同等であるといえる。
【００５７】
＜４． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５８】
例えば、誘電率測定装置１では２種類の光を基板９に照射するために第１光学系１４および第２光学系１５が設けられるが、これらの光学系の全てまたは一部が共有されてもよい。
【００５９】
逆に、第１光学系１４と第２光学系１５とが個別の装置として設けられてもよい。演算処理部１２も別体のコンピュータとして接続されてもよい。
【００６０】
上記実施の形態にて用いたモデル誘電関数として、他の関数が用いられてもよい。モデル化された関数におけるパラメータの値も他の手法により求められてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１ないし６の発明では、誘電体膜の誘電率を非接触にて測定することができる。
【００６２】
また、請求項２ないし４の発明では、半導体基板上の誘電体膜の誘電率を容易に測定することができ、非接触測定であることから特に低誘電率層間絶縁膜に適した誘電率測定を行うことができる。
【００６３】
また、請求項１ないし６の発明では、誘電率の適切なモデル化により精度の高い測定が実現される。
【００６４】
また、請求項６の発明では、誘電率測定装置をインライン化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘電体膜の誘電率を求める手順の流れを示す図である。
【図２】誘電体膜の誘電率を求める手順の流れを示す図である。
【図３】誘電率測定装置の使用例を示す図である。
【図４】誘電率測定装置の内部構成および演算処理部の機能を示す図である。
【符号の説明】
１ 誘電率測定装置
８ 製造ライン
９ 基板
１４ 第１光学系
１５ 第２光学系
８３ 搬送ロボット
１２１ 第１光学特性取得部
１２２ 第１パラメータ群算出部
１２３ 第２光学特性取得部
１２４ 第２パラメータ群算出部
１２５ 誘電率算出部
１４５，１５５ 分光器
Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６，Ｓ３１ ステップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上の誘電体膜の誘電率を非接触にて測定する誘電率測定方法および誘電率測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体基板（以下、「基板」という。）上に誘電体薄膜（以下、「誘電体膜」という。）である酸化膜（ＳｉＯ２）を形成し、酸化膜が集積回路の層間絶縁膜として利用されている。近年ではＬＳＩの高集積化に伴い、誘電体膜の特性に起因する信号遅延の問題が無視できなくなりつつある。信号遅延を抑制するためには低誘電率の層間絶縁膜（以下、「低誘電率膜」という。）が必要とされ、ｌｏｗ−ｋ膜と呼ばれる様々な種類の低誘電率膜が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の酸化膜に比べて低誘電率膜は、膜質が不安定であったり、エッチングガスに対する耐性、機械的強度等が低いという問題を有している。したがって、低誘電率膜の成膜直後にプローブを接触させて低誘電率膜の誘電率を測定することは困難となる。低誘電率膜の誘電率を測定するためには、ＬＳＩ製造の最終工程により電極が取り付けられた後に電極間に電圧を付与して測定することが必要となる。
【０００４】
しかしながら、ＬＳＩの製造歩留まりを向上させるためには、最終工程の後に誘電率の測定を行うのではなく、なるべく成膜直後に低誘電率膜の誘電率を測定して管理する必要がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光学的測定を利用することにより基板上の誘電体膜の誘電率を非接触にて測定することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上の誘電体膜の誘電率を測定する誘電率測定方法であって、基板の第１の光学特性として可視ないし近紫外の波長域の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第１測定工程と、前記基板の第２の光学特性として赤外の波長域の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第２測定工程と、前記第１の光学特性および前記第２の光学特性を用いて前記誘電体膜の誘電率を求める算出工程とを有し、前記算出工程において、前記誘電率が、定数項と、セルマイヤの分散式とを加算した式と、ローレンツ振動子の和とを加算したものとしてモデル化され、前記算出工程が、前記第１の光学特性に基づいて前記定数項と、前記セルマイヤの分散式とを加算した式のパラメータの値を算出する工程と、前記第２の光学特性に基づいて前記ローレンツ振動子の和のパラメータの値を算出する工程とを有する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の誘電率測定方法であって、前記基板が半導体基板であり、前記第１の光学特性として前記基板の可視ないし近紫外の波長域の光に対する反射率が取得され、前記第２の光学特性として前記基板の赤外の波長域の光に対する透過率が取得される。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の誘電率測定方法であって、前記誘電体膜が前記基板上に形成された低誘電率層間絶縁膜である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の誘電率測定方法であって、前記可視ないし近紫外の波長域が２５０ないし８００ｎｍの波長域を含み、前記赤外の波長域が２ないし４０μｍの波長域を含む。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、基板上の誘電体膜の誘電率を測定する誘電率測定装置であって、基板に可視ないし近紫外の波長域の第１の光を照射する第１照射手段と、前記第１の光の照射により前記基板から導かれる光を受光する第１受光手段と、前記第１受光手段の出力に基づいて、前記基板の第１の光学特性として前記第１の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第１光学特性取得手段と、前記基板に向けて赤外の波長域の第２の光を照射する第２照射手段と、前記第２の光の照射により前記基板から導かれる光を受光する第２受光手段と、前記第２受光手段の出力に基づいて、前記基板の第２の光学特性として前記第２の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第２光学特性取得手段と、前記第１の光学特性および前記第２の光学特性を用いて前記誘電体膜の誘電率を求める算出手段とを備え、前記誘電率が、定数項と、セルマイヤの分散式とを加算した式と、ローレンツ振動子の和とを加算したものとしてモデル化され、前記算出手段が、前記第１の光学特性に基づいて前記定数項と、前記セルマイヤの分散式とを加算した式のパラメータの値を算出する工程と、前記第２の光学特性に基づいて前記ローレンツ振動子の和のパラメータの値を算出する工程とを行う。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の誘電率測定装置であって、基板の製造ラインとの間で基板の受け渡しを行う受渡手段をさらに備える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜１． 誘電率測定の原理および方法＞
ある波長の光（電磁波）に対する誘電体膜の誘電率（複素誘電率）と膜厚とから、その波長の光に対する誘電体膜の反射率、透過率、分光偏光解析法における複素振幅反射率比等の光学特性を求めることができる。逆に、誘電率を波長に対する関数（ただし、誘電率の実部と虚部とがクラマースクロニッヒの関係を満たすものとし、以下、「モデル誘電関数」という。）とし、複数の波長の光に対する誘電体膜の反射率、透過率、複素振幅反射率比等の光学特性から誘電体膜の誘電率および膜厚を求めることができる。
【００１４】
以下の誘電率測定の原理では、モデル誘電関数として数１にて示すものが用いられる。
【００１５】
【数１】
数１に示すモデル誘電関数はエネルギーＥ（＝ｈν）の関数となっており、第１項ないし第３項を加算したものとしてモデル化されている。第１項は定数項ε１∞、第２項はセルマイヤの分散式、第３項はローレンツ振動子の和となっており、第２項および第３項は誘電体膜における異なる種類の分極をモデル化している。第２項におけるＡは振幅、Ｅ１は測定範囲外の吸収ピークにおけるエネルギーである。第３項におけるＡｎはｎ番目の吸収ピークにおける振幅、Ｅ０ｎはローレンツ共振振動数、Γｎは拡張パラメータである。数１はクラマースクロニッヒの関係を厳密に満たす。
【００１７】
一般に絶縁物質は原子核や陽イオンといった正電荷を帯びた粒子と電子や陰イオンといった負電荷を帯びた粒子とから構成され、外部から電界（電場）が与えられるとこれらが互いに反対方向に力を受けて分極が生じる。そして、誘電率とは物質の分極をマクロに捉えた際の物理量である。
【００１８】
物質の分極は電子分極、イオン分極および配向分極の３つのタイプに大きく分けることができる。電子分極は電界により原子の電子雲と原子核との位置関係がずれることにより生じる分極であり、イオン分極はイオン結合する結晶において正イオンと負イオンとが電界により変位することにより生じる分極である。配向分極は永久双極子モーメントを有する分子が電界の方向に向くことにより生じる分極である。
【００１９】
例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）では、イオン分極が支配的であり、塩素（ＨＣｌ）では配向分極が支配的となる。このように特定の種類の分極が通常支配的となるが、一般的には、誘電率（すなわち、分極）は、これらの分極の影響の総和として捉えることができる。
【００２０】
これらの分極は印加される電界の周波数に依存する。電界の周波数を上げていった場合、配向分極がまず電界の変化に追従することができなくなる。これは、液体や固体内で分子が向きを変更する際に時間がかかるためである。電界の周波数をさらに上げていくと、赤外線領域の周波数（振動数）でイオン分極が電場の変化に追従しなくなり、可視光ないし近紫外線領域の周波数で電子分極が追従しなくなる。なお、このような分極の周波数依存性は誘電分散と呼ばれる。
【００２１】
数１において、第１項の定数および第２項のセルマイヤの分散式は電子分極に基づく誘電率の特性に相当し、第３項のローレンツ振動子の総和はイオン分極に基づく誘電率の特性に相当する。したがって、可視ないし近紫外の波長域の光を測定対象である誘電体膜に照射し、誘電体膜から導かれる光の特性を測定することにより、第１項の定数および第２項のセルマイヤの分散式のパラメータの値を求めることが可能となる。その後、赤外の波長域の光を誘電体膜に照射し、誘電体膜から導かれる光の特性を用いて第３項のローレンツ振動子のパラメータの値を求めることが可能となる。
【００２２】
図１および図２は誘電体膜に光を照射することにより、数１の第１項である定数項、並びに、第２項および第３項のパラメータの値を求め、これにより、誘電体膜の誘電率を求める際の手順の流れを示す図である。
【００２３】
まず、可視ないし近紫外の波長域の複数の波長の光に対する誘電体膜の反射率、透過率、または、偏光解析結果（すなわち、偏光解析法における複素振幅反射率比（楕円偏光光の長軸と短軸との比および電界と磁界との位相のずれ））が誘電体膜の第１の光学特性として測定される（ステップＳ１１）。なお、複数の波長の光に対する反射率や透過率は分光光度計を用いて一度に取得することが可能であり、複数の波長の光に対する複素振幅反射率比は分光エリプソメータを用いて一度に取得することが可能である。
【００２４】
次に、誘電体膜の仮の膜厚Ｔ、数１における定数項ε１∞および第２項のパラメータＡ，Ｅ１の仮の値を決定し（ステップＳ１２）、これらの仮の値から導かれる理論的な第１の光学特性が求められる（ステップＳ１３）。このとき、理論的な反射率、透過率および複素振幅反射率比のうち、実際に測定された第１の光学特性と同種類のものが求められる。なお、膜厚Ｔは成膜処理の条件からおよその値を定めることができ、定数項ε１∞およびパラメータＡ，Ｅ１も誘電体膜の材質からおよその値を定めることができる。したがって、これらの推測値が初期値として決定される。
【００２５】
理論的な第１の光学特性が求められると、ステップＳ１１にて測定された実際の第１の光学特性と理論的な第１の光学特性とが比較され、これらの光学特性の差が許容範囲内か否かが確認される（ステップＳ１４）。通常、１回目の比較に際して実際の第１の光学特性と理論的な第１の光学特性とは相違することから、膜厚Ｔ、定数項ε１∞およびパラメータＡ，Ｅ１の仮の値を若干変更して再度理論的な第１の光学特性が求められる（ステップＳ１５，Ｓ１３）。
【００２６】
その後、シンプレックス法や最小自乗法等の非線形最適化法を利用しつつ実際の第１の光学特性と理論的な第１の光学特性との差が許容範囲内になるまで、膜厚Ｔ、定数項ε１∞およびパラメータＡ，Ｅ１の仮の値の変更および理論的な第１の光学特性の算出が繰り返される（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。両光学特性の差が許容範囲内になると、このときの膜厚Ｔ、定数項ε１∞およびパラメータＡ，Ｅ１ の値が実際の値として決定される（ステップＳ１６）。
【００２７】
続いて、赤外の波長域の複数の波長の光に対する誘電体膜の反射率、透過率、または、複素振幅反射率比が誘電体膜の第２の光学特性として測定される（ステップＳ２１）。なお、複数の波長の光に対するこれらの光学特性も分光光度計や分光エリプソメータを用いて一度に取得することが可能である。
【００２８】
次に、数１における第３項のパラメータＡｎ，Ｅ０ｎ，Γｎの仮の値を決定し、ステップＳ１５にて決定された誘電体膜の膜厚Ｔ、定数項ε１∞および第２項のパラメータＡ，Ｅ１の値を用いつつ、理論的な第２の光学特性が求められる（ステップＳ２２，Ｓ２３）。このとき、理論的な反射率、透過率および複素振幅反射率比のうち、実際の第２の光学特性と同種類のものが求められる。なお、パラメータＡｎ，Ｅ０ｎ，Γｎも誘電体膜の材質からおよその値を定めることができる。
【００２９】
その後、第１の光学特性の場合と同様に、ステップＳ２１にて測定された実際の第２の光学特性とステップＳ２２にて求められた理論的な第２の光学特性とが比較され、これらの光学特性の差が許容範囲となるまでパラメータＡｎ，Ｅ０ｎ，Γｎの仮の値の変更および理論的な第２の光学特性の算出が繰り返される（ステップＳ２３〜Ｓ２５）。
【００３０】
実際の第２の光学特性と理論的な第２の光学特性との差が許容範囲内になると、このときのパラメータＡｎ，Ｅ０ｎ，Γｎの値が実際の値として決定される（ステップＳ２６）。
【００３１】
数１における定数項および各種パラメータの値が求められると、エネルギーＥに０と代入し、ε（０）が求めるべき誘電率とされる（ステップＳ３１）。なぜならば、誘電体膜が電気的回路の一部として利用される際の電界の変化の周波数は光による電界の変化の周波数に比べて十分に小さく、かつ、電気的誘電率と光学的誘電率との間には高い相関関係が認められ、電界の変化のエネルギーＥ（＝ｈν）を０とみなすいわゆる静電誘電率を誘電体膜の誘電率として利用することができるからである。すなわち、数２により誘電体膜の誘電率が求められる。
【００３２】
【数２】
以上の処理により、非接触の光学的手法のみで誘電体膜の電気的誘電率を測定することが実現される。また、上記手法により誘電率に対するイオン分極および電子分極の影響の度合いが定量的に得られるため、誘電体膜に対するより高度な分析結果を得ることも実現される。
【００３４】
なお、ステップＳ２１は、ステップＳ１２〜Ｓ１６の前に（あるいは、並行して）行われてもよく、ステップＳ１１の前に行われてもよい。
【００３５】
＜２． 装置構成の例＞
図３は、上記の誘電率測定方法を実現する誘電率測定装置１の使用例を示す図である。
【００３６】
誘電率測定装置１は、半導体の基板９を製造する製造ライン８に組み込まれて使用される。もちろん、誘電率測定装置１は単独で使用することも可能であるが、非接触にて測定を行うことができるため低誘電率の層間絶縁膜（低誘電率膜）のような機械的強度の低い誘電体膜であっても誘電率の測定をインライン化することができる。図３では製造ライン８のうち、上流側の成膜装置８１および下流側の塗布装置８２のみを一例として図示している。
【００３７】
成膜装置８１と塗布装置８２との間には、基板９を搬送するための搬送ロボット８３が配置される。搬送ロボット８３は回動およびスライド移動するハンド８３１を有する。一方、誘電率測定装置１は基板９を吸着ヘッド１１１に吸着して装置内へと移送する移送ロボット１１を有する。
【００３８】
搬送ロボット８３は成膜装置８１から基板９を取り出して塗布装置８２に渡すが、数枚〜数十枚に一度の割合で基板９を誘電率測定装置１の移送ロボット１１に渡す。すなわち、搬送ロボット８３は製造ライン８と誘電率測定装置１との間で基板９の受け渡しを行う。移送ロボット１１は基板９を誘電率測定装置１内部へと移送するとともに測定後の基板９を誘電率測定装置１から取り出して搬送ロボット８３に渡す。なお、全基板９が誘電率測定装置１に渡されてもよい。
【００３９】
誘電率測定装置１は、可視ないし近紫外の波長域の光および赤外の波長域の光を基板９に照射し、得られたデータを演算処理部１２に転送する。演算処理部１２では上述の演算が行われ、求められた誘電率がディスプレイ１３に表示される。
【００４０】
図４は誘電率測定装置１の内部構成および演算処理部１２の機能を示す図である。図４において第１光学特性取得部１２１、第１パラメータ群算出部１２２、第２光学特性取得部１２３、第２パラメータ群算出部１２４および誘電率算出部１２５が演算処理部１２の機能を示している。なお、これらの機能はＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理を行うことにより実現されるものであり、これらの機能の分け方は任意に変更されてよい。また、各機能は専用の電気的回路により実現されてもよく、この場合、各機能が明確に１つの回路として構築される必要もない。
【００４１】
誘電率測定装置１の内部には、可視ないし近紫外の波長域の光を基板９に向けて照射するとともに基板９からの光を受光する第１光学系１４、および、赤外の波長域の光を基板９に向けて照射するとともに基板９からの光を受光する第２光学系１５が配置される。
【００４２】
第１光学系１４には可視ないし近紫外の波長域の光を出射する光源１４１が設けられ、光源１４１からの光はレンズ１４２、ハーフミラー１４３および集光レンズ１４４を介して基板９上に集光されつつ垂直に照射される。基板９上にて反射した光は再び集光レンズ１４４へと導かれ、ハーフミラー１４３を透過して分光器１４５に入射し、受光される。すなわち、分光器１４５内のグレーチングにより基板９からの反射光が分光されて受光素子配列へと導かれ、受光素子配列により波長ごとの成分が受光される。分光器１４５からの出力は信号変換回路１４６によりデジタル変換され、信号変換回路１４６から出力されるデジタルデータに基づいて第１光学特性取得部１２１が基板９の分光反射率を取得する。
【００４３】
一方、第２光学系１５には赤外の波長域の光を出射する光源１５１が設けられる。光源１５１からの光はレンズ１５２、ハーフミラー１５３および集光レンズ１５４ａを介して基板９の下面に集光されつつ照射される。赤外光は半導体の基板９を下方から上方へと透過し、透過光は対物レンズ１５４ｂを介して分光器１５５に入射し、受光される。分光器１５５からの出力は信号変換回路１５６によりデジタル変換され、第２光学特性取得部１２３により基板９の分光透過率が取得される。
【００４４】
以上の動作により、誘電体膜が形成された基板９の第１の光学特性として可視ないし近紫外の波長域の光に対する分光反射率が取得され、第２の光学特性として赤外の波長域の光に対する分光透過率が取得される。これらの処理はそれぞれ図１のステップＳ１１および図２のステップＳ２１に相当する。
【００４５】
なお、誘電率測定装置１内の基板９を支持する台は水平方向に移動可能とされており、分光反射率および分光透過率は基板９上の同一の部位に対して測定される。
【００４６】
その後、第１パラメータ群算出部１２２によりステップＳ１２ないしＳ１６が実行され、膜厚およびセルマイヤの分散式のパラメータの値が求められる。さらに、膜厚および各種パラメータの値が第２パラメータ群算出部１２４に入力され、ステップＳ２２ないしＳ２６が実行されることによりローレンツ振動子のパラメータの値が求められる。
【００４７】
最後に、誘電率算出部１２５がステップＳ３１を実行する。すなわち、数２により誘電体膜の誘電率が求められる。求められた誘電率はディスプレイ１３に表示され、作業者に通知される。なお、必要に応じて基板９が水平方向に移動され、基板９上の他の部位に対する誘電率の測定が行われる。
【００４８】
＜３． 他の手法による光学特性の取得と実験結果＞
誘電率測定装置１では、基板９の第１の光学特性として分光反射率を取得し、第２の光学特性として分光透過率を取得するようになっているが、これらの光学特性は複数の波長の光に対する垂直入射時の反射率および透過率並びに斜め入射時の偏光解析法における複素振幅反射率比のいずれであってもよい。これらの光学特性はいずれも膜厚および各種パラメータの値から理論的に求めることができ、上記手法と同様に利用することができるからである。
【００４９】
反射率および透過率の測定には分光光度計が用いられてもよいが、複数の特定の波長の光に対する反射率や透過率のみが取得される光学機器であってもよい。また、赤外光を用いた第２の光学特性の取得に際しては透過型または反射型のＦＴ−ＩＲ装置（フーリエ変換赤外分光法を利用した装置）を用いることも可能である。複素振幅反射率比が利用される場合には分光エリプソメータが用いられる。複素振幅反射率比は２つの成分を有するため、分光エリプソメータを用いることにより精度よく誘電率を求めることが実現される。以上の光学機器は誘電率測定装置１に任意に組み込まれてよく、例えば、分光エリプソメータとＦＴ−ＩＲ装置とが組み込まれてもよい。
【００５０】
誘電率測定装置１は、非接触かつ非破壊にて基板９上の誘電体膜の誘電率を測定することができるため、機械的強度の低い低誘電率膜（ｌｏｗ−ｋ膜）に対する測定に特に適している。この場合、低誘電率膜の材料に鑑み、可視ないし近紫外の波長域としては２５０ないし８００ｎｍを含む波長域が好ましく、赤外の波長域としては分子振動の周波数域を考慮して２ないし４０μｍを含む波長域が好ましい。
【００５１】
表１はこれらの波長域の光を用いて低誘電率膜の誘電率を測定した結果を示す表である。なお、表１の測定結果は、可視ないし近紫外の波長域の光を用いる分光エリプソメータにより複素振幅反射率比が第１の光学特性として取得され、赤外の波長域の光を用いるＦＴ−ＩＲ装置により分光透過率が第２の光学特性として取得され、これらの光学特性に基づいて求められた誘電率を示している。
【００５２】
【表１】
表１に示すように、所定の波長域における２つの光学特性を利用することにより、３種類の低誘電率膜の誘電率が非常に精度よく求めることが実現されている。
【００５４】
なお、半導体基板は可視ないし近紫外の波長域の光に対して不透明であり、赤外の波長域の光に対して透明であることから、半導体基板の場合には第１の光学特性として複数の波長の光に対する反射率が取得され、第２の光学特性として複数の波長の光に対する透過率が取得されることにより容易に誘電率の測定を行うことができる。ただし、半導体基板上に配線が形成されている場合には、第２の光学特性として複数の波長の光に対する反射率が取得されることが好ましい。
【００５５】
基板はガラス基板であってもよい。この場合、基板は可視ないし近紫外の波長域の光に対して透明であり、赤外の波長域の光に対して不透明であることから、誘電率を測定する際に第１の光学特性として複数の波長の光に対する透過率が取得され、第２の光学特性として複数の波長の光に対する分光反射率が取得されることが好ましい。
【００５６】
さらに、第１または第２の光学特性として、反射率、透過率および複素振幅反射率比から選択された複数のものが取得されてもよい。また、光学特性として成膜された基板の吸収率が求められてもよいが、吸収率の測定は反射率および透過率を利用することと同等である。特に、反射率が極端に小さい場合には吸収率を利用することは透過率を利用することと同等であるといえる。
【００５７】
＜４． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５８】
例えば、誘電率測定装置１では２種類の光を基板９に照射するために第１光学系１４および第２光学系１５が設けられるが、これらの光学系の全てまたは一部が共有されてもよい。
【００５９】
逆に、第１光学系１４と第２光学系１５とが個別の装置として設けられてもよい。演算処理部１２も別体のコンピュータとして接続されてもよい。
【００６０】
上記実施の形態にて用いたモデル誘電関数として、他の関数が用いられてもよい。モデル化された関数におけるパラメータの値も他の手法により求められてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１ないし６の発明では、誘電体膜の誘電率を非接触にて測定することができる。
【００６２】
また、請求項２ないし４の発明では、半導体基板上の誘電体膜の誘電率を容易に測定することができ、非接触測定であることから特に低誘電率層間絶縁膜に適した誘電率測定を行うことができる。
【００６３】
また、請求項１ないし６の発明では、誘電率の適切なモデル化により精度の高い測定が実現される。
【００６４】
また、請求項６の発明では、誘電率測定装置をインライン化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘電体膜の誘電率を求める手順の流れを示す図である。
【図２】誘電体膜の誘電率を求める手順の流れを示す図である。
【図３】誘電率測定装置の使用例を示す図である。
【図４】誘電率測定装置の内部構成および演算処理部の機能を示す図である。
【符号の説明】
１ 誘電率測定装置
８ 製造ライン
９ 基板
１４ 第１光学系
１５ 第２光学系
８３ 搬送ロボット
１２１ 第１光学特性取得部
１２２ 第１パラメータ群算出部
１２３ 第２光学特性取得部
１２４ 第２パラメータ群算出部
１２５ 誘電率算出部
１４５，１５５ 分光器
Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６，Ｓ３１ ステップ
Claims (6)
- 基板上の誘電体膜の誘電率を測定する誘電率測定方法であって、
基板の第１の光学特性として可視ないし近紫外の波長域の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第１測定工程と、
前記基板の第２の光学特性として赤外の波長域の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第２測定工程と、
前記第１の光学特性および前記第２の光学特性を用いて前記誘電体膜の誘電率を求める算出工程と、
を有し、
前記算出工程において、前記誘電率が、定数項と、セルマイヤの分散式とを加算した式と、ローレンツ振動子の和とを加算したものとしてモデル化され、
前記算出工程が、
前記第１の光学特性に基づいて前記定数項と、前記セルマイヤの分散式とを加算した式のパラメータの値を算出する工程と、
前記第２の光学特性に基づいて前記ローレンツ振動子の和のパラメータの値を算出する工程と、
を有することを特徴とする誘電率測定方法。 - 請求項１に記載の誘電率測定方法であって、前記基板が半導体基板であり、
前記第１の光学特性として前記基板の可視ないし近紫外の波長域の光に対する反射率が取得され、前記第２の光学特性として前記基板の赤外の波長域の光に対する透過率が取得されることを特徴とする誘電率測定方法。 - 請求項２に記載の誘電率測定方法であって、前記誘電体膜が前記基板上に形成された低誘電率層間絶縁膜であることを特徴とする誘電率測定方法。
- 請求項３に記載の誘電率測定方法であって、
前記可視ないし近紫外の波長域が２５０ないし８００ｎｍの波長域を含み、前記赤外の波長域が２ないし４０μｍの波長域を含むことを特徴とする誘電率測定方法。 - 基板上の誘電体膜の誘電率を測定する誘電率測定装置であって、
基板に可視ないし近紫外の波長域の第１の光を照射する第１照射手段と、
前記第１の光の照射により前記基板から導かれる光を受光する第１受光手段と、
前記第１受光手段の出力に基づいて、前記基板の第１の光学特性として前記第１の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第１光学特性取得手段と、
前記基板に向けて赤外の波長域の第２の光を照射する第２照射手段と、
前記第２の光の照射により前記基板から導かれる光を受光する第２受光手段と、
前記第２受光手段の出力に基づいて、前記基板の第２の光学特性として前記第２の光に対する反射率、透過率または偏光解析結果を取得する第２光学特性取得手段と、
前記第１の光学特性および前記第２の光学特性を用いて前記誘電体膜の誘電率を求める算出手段と、
を備え、
前記誘電率が、定数項と、セルマイヤの分散式とを加算した式と、ローレンツ振動子の和とを加算したものとしてモデル化され、
前記算出手段が、
前記第１の光学特性に基づいて前記定数項と、前記セルマイヤの分散式とを加算した式のパラメータの値を算出する工程と、
前記第２の光学特性に基づいて前記ローレンツ振動子の和のパラメータの値を算出する工程と、
を行うことを特徴とする誘電率測定装置。 - 請求項５に記載の誘電率測定装置であって、
基板の製造ラインとの間で基板の受け渡しを行う受渡手段をさらに備えることを特徴とする誘電率測定装置。
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