物性測定装置及び物性測定方法
【課題】薄膜の物性を非破壊かつ高精度で測定することができる物性測定装置及び物性測定方法を提供する。
【解決手段】薄膜の物性を測定する装置において、レーザ発生源と、薄膜を励起する励起手段と、レーザ発生源が発生するレーザの偏光方向を制御する制御手段と、該制御手段により制御されたレーザを受光することによりｐ偏光およびｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、励起手段により励起にされた薄膜にテラヘルツ波を照射する照射手段と、照射手段によりテラヘルツ波が照射された薄膜で反射したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を検出する検出手段と、検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波夫々の振幅及び位相スペクトルを測定する測定手段と、測定手段が測定した振幅及び位相スペクトルに基づいて、検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を測定する手段とを備える。
【解決手段】薄膜の物性を測定する装置において、レーザ発生源と、薄膜を励起する励起手段と、レーザ発生源が発生するレーザの偏光方向を制御する制御手段と、該制御手段により制御されたレーザを受光することによりｐ偏光およびｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、励起手段により励起にされた薄膜にテラヘルツ波を照射する照射手段と、照射手段によりテラヘルツ波が照射された薄膜で反射したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を検出する検出手段と、検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波夫々の振幅及び位相スペクトルを測定する測定手段と、測定手段が測定した振幅及び位相スペクトルに基づいて、検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を測定する手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜材料の物性を非破壊で測定する物性測定装置及び物性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子開発の進展に伴い、新規薄膜材料の開発が進んでいる。このような薄膜材料を評価する上で、薄膜材料の電気的特性を評価する必要がある。しかし、多くの薄膜材料は入手が困難であり、かつ高価であるため、薄膜材料を破壊して行われる電気的特性の測定は敬遠されている。そこで、特許文献１には、非破壊で薄膜材料の電気的特性を測定するテラヘルツ分光解析の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９８６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、テラヘルツ分光解析により薄膜材料の電気的特性を高信頼度で測定する場合、測定値のＳ／Ｎ比を高める必要があり、そのためには十分なキャリア濃度が必要である。しかし、Ｐ３ＨＴ等の有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）はキャリア濃度が低いため、その電気的特性を高信頼度で測定することは困難であった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、薄膜の物性を非破壊かつ高信頼度で測定することができる物性測定装置及び物性測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の物性測定装置は、薄膜の物性を測定する装置において、光パルスを発生する光源と、前記薄膜を励起する励起手段と、前記光源が発生する光パルスの偏光方向を制御する制御手段と、該制御手段により制御された光パルスを受光することによりｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記励起手段により励起された薄膜に該テラヘルツ波を照射する照射手段と、該照射手段により前記テラヘルツ波が照射された薄膜で反射したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を検出する検出手段と、該検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波夫々の振幅及び位相スペクトルを算出する第一算出手段と、該第一算出手段が算出した振幅及び位相スペクトルに基づいて、前記検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を算出する第二算出手段と、該第二算出手段により算出された振幅比及び位相差に基づいて、前記薄膜の複素屈折率スペクトルを算出する第三算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の物性測定装置は、前記第三算出手段により算出された複素屈折率スペクトルに基づいて、前記薄膜の複素電気伝導度スペクトルを算出する第四算出手段を更に備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の物性測定装置は、前記第四算出手段により算出された複素電気伝導度スペクトルに基づいて、前記薄膜のキャリア濃度を算出する手段を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の物性測定装置にあっては、前記光源は、フェムト秒光パルスを発生するようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明の物性測定装置にあっては、前記光源は、レーザ光源であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の物性測定方法は、薄膜の物性を測定する方法において、ｐ偏光のテラヘルツ波を前記薄膜に照射し、該薄膜で反射したｐ偏光のテラヘルツ波の特性を求める第一ステップと、ｓ偏光のテラヘルツ波を前記薄膜に照射し、該薄膜で反射したｓ偏光のテラヘルツ波の特性を求める第二ステップと、前記第一及び第二ステップにより求められたｐ偏光及びｓ偏光のテラへツル波の特性に基づいて、前記薄膜の物性を算出する第三ステップとを含み、前記第一ステップは、光源が発生する光パルスを第一の偏光方向に設定する第一設定ステップと、該第一設定ステップにより設定された第一の偏光方向の光パルスを受光することによりｐ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記薄膜に照射する照射ステップと、前記薄膜を励起する励起ステップと、該励起ステップにより励起された薄膜で反射したｐ偏光のテラヘルツ波を検出する第一検出ステップと、該第一検出ステップにより検出されたｐ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルを算出する第一算出ステップとを含み、前記第二ステップは、前記光源が発生する光パルスを第二の偏光方向に設定する第二設定ステップと、該第二設定ステップにより設定された第二の偏光方向の光パルスを受光することによりｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記薄膜に照射する照射ステップと、前記励起ステップにより励起された薄膜で反射したｓ偏光のテラヘルツ波を検出する第二検出ステップと、該第二検出ステップにより検出されたｓ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルを算出する第二算出ステップとを含み、前記第三ステップは、前記第一及び第二算出ステップにより算出したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルに基づいて、前記第一及び第二検出ステップにより検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を算出する第三算出ステップと、該第三算出ステップにより算出された振幅比及び位相差に基づいて、前記薄膜の複素屈折率スペクトルを算出する第四算出ステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の物性測定方法は、前記第四算出ステップにより算出された複素屈折率スペクトルに基づいて、前記薄膜の複素電気伝導度スペクトルを算出する第五算出ステップを更に含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の物性測定方法は、前記第五算出ステップにより算出された複素電気伝導度スペクトルに基づいて、前記薄膜のキャリア濃度を算出するステップを更に含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板表面に形成した薄膜の電気的特性を非破壊かつ高信頼度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る物性測定装置のブロック図である。
【図２】実施の形態に係るテラヘルツ分光装置のブロック図である。
【図３】基板内で多重反射したテラヘルツ波を含む電場強度の時間波形、フーリエ変換スペクトル及び反射率を示す説明図である。
【図４】基板内で多重反射したテラヘルツ波を削除した場合の電場強度の時間波形、フーリエ変換スペクトル及び反射率を示す説明図である。
【図５】実施の形態における分光エリプソメータのブロック図である。
【図６】実施の形態におけるコンピュータのブロック図である。
【図７】反射ｐ偏光の時間領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
【図８】反射ｓ偏光の時間領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
【図９】基板内の多重反射を除外した周波数領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
【図１０】薄膜試料の電気的特性値を求める手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
実施の形態では、テラヘルツ時間領域分光法を用いて、薄膜試料を反射したテラヘルツ波の周波数領域のスペクトルを得る。時間領域分光法は、電磁波の電場強度の時間波形を時系列フーリエ変換することにより、電磁波の周波数領域のスペクトル及び位相差スペクトルを得る分光法である。
【００１７】
＜物性測定装置＞
図１は、実施の形態に係る物性測定装置１のブロック図である。
物性測定装置１は、テラヘルツ分光装置２、膜厚測定装置３及びコンピュータ４を含む。なお、物性測定装置１とは別に膜厚測定装置３を設けてもよい。また、コンピュータ４は、テラヘルツ分光装置２の内部に搭載されてもよい。
テラヘルツ分光装置２及び膜厚測定装置３は、コンピュータ４と電気的に接続されおり、コンピュータ４はテラヘルツ分光器２及び厚膜測定装置３との間で測定データ及び計算データの送受信を行う。
【００１８】
図２は、実施の形態に係るテラヘルツ分光装置２のブロック図である。
テラヘルツ分光装置２は、レーザ２１、ビームスプリッタ２２、テラヘルツ波発生器２３、試料保持部２４、テラヘルツ波検出器２５、時間遅延機構２６及びポッケルスセル等の偏光回転器２９を含む。
レーザ２１は、フェムト秒光パルスをビームスプリッタ２２に射出する。また、レーザ２１は、試料保持部２４に取り付けられた薄膜試料Ｈに対してもフェムト秒光パルスを射出する。薄膜試料Ｈにフェムト秒光パルスが照射されると、薄膜試料Ｈ内にキャリアが励起されて薄膜試料の複素屈折率が変化するため、テラヘルツ波の反射率がキャリア濃度に応じて変化する。
ビームスプリッタ２２は、レーザ２１から射出されたレーザパルスをポンプ光及びプローブ光の２つに分ける。
【００１９】
偏光回転器２９は、ポンプ光を入射し、その偏光方向を制御する。テラヘルツ波発生器２３は、偏光回転器２９からポンプ光が照射されると、テラヘルツ波を放射する。テラヘルツ波発生器２３が放射するテラヘルツ波の周波数は、例えば０．１〜５ＴＨｚ（テラヘルツ）である。テラヘルツ波発生器２３は、例えば非線形光学結晶（テルル化亜鉛、ＬｉＮｂ０３等）である。テラヘルツ波発生器２３が非線形光学結晶である場合、テラヘルツ波発生器２３が発生するテラヘルツ波の偏光方向はポンプ光の偏光方向に依存する。したがって、偏光回転器２９によりポンプ光の偏光方向を回転させることによりテラヘルツ波発生器２３から放射されるテラヘルツ波の偏光方向が変わり、テラヘルツ波発生器２３はｐ偏光及びｓ偏光の２種類のテラヘルツ波を放射する。
【００２０】
テラヘルツ波発生器２３から放射されたｐ偏光又はｓ偏光のテラヘルツ波は、ミラー２７により反射され、試料保持部２４に取り付けられた基板Ｈの表面に形成された薄膜試料Ｈに照射される。
【００２１】
プローブ光は、時間遅延機構２６に入射される。プローブ光は、薄膜試料Ｈを反射した反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波の電場強度の時間波形を測定するため、ポンプ光に対して時間遅延を有する参照波である。
【００２２】
薄膜試料Ｈを反射した反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波は、ミラー２８により反射されてテラヘルツ波検出器２５に照射される。テラヘルツ波検出器２５は、例えば半導体素子、非線形光学結晶等である。
【００２３】
時間遅延機構２６は、ビームスプリッタ２２によって分けられたプローブ光の光路長を変化させ、ポンプ光に対してプローブ光に時間遅延を与える。時間遅延機構２６には、プローブ光を反射して折り返す可動のミラーが設けられている。このミラーを少しずつ反射方向に対して後方へ移動することにより、プローブ光の光路長は変化する。ポンプ光の光路長は一定であるため、時間遅延機構２６により時間遅延が与えられたプローブ光は、ポンプ光よりも遅れてテラヘルツ波検出器２５に達する。このように時間遅延機構２６によりプローブ光に任意の時間遅延を与えることにより、反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波の電場強度の時間波形が得られる。
【００２４】
薄膜試料Ｈで反射した反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波がテラヘルツ波検出器２５に入射すると、入射した反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波の電場強度に比例した電流がテラヘルツ波検出器２５に流れる。この電流値は信号に変換され、テラヘルツ波検出器２５からコンピュータ４に送信される。
【００２５】
本実施の形態では、テラヘルツ波発生器２３がｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を薄膜試料Ｈに照射するタイミングに合わせて、レーザ２１はフェムト秒光パルスを薄膜試料Ｈに照射する。これにより、薄膜試料Ｈは励起してキャリア濃度が高められた状態になるため、キャリア濃度が低い薄膜試料であっても高信頼度で電気的特性を解析できる。キャリア濃度を高めるためにはフェムト秒光パルスを必要に応じて波長変換して用いるのがよい。
【００２６】
＜基板Ｋ＞
基板Ｋは、透過波の測定誤差を低減するため、以下の工夫が施されている。
基板Ｋは石英結晶である。基板Ｋに石英結晶を用いることにより、広い周波数範囲で高精度の透過光の測定が可能になる。テラヘルツ波発生器２３が放射するテラヘルツ波は、中心周波数（０．３〜１ＴＨｚ）付近では強度が大きく、透過率の低い薄膜試料Ｈでも測定できる。しかし、５０ＧＨｚ（ギガヘルツ）又は５ＴＨｚ付近では強度が小さく、透過率の低い薄膜試料Ｈの測定が困難になる。そこで、基板Ｋに、例えば透過率の低い石英ガラスではなく、透過率の高い石英結晶を用いることにより、測定可能な透過波の周波数範囲を広げることができる。透過波の周波数範囲が広いほど、測定された透過波に基づいて実行される薄膜試料Ｈの電気的特性の解析の信頼度は高まる。
【００２７】
基板Ｋの表面及び裏面は、０．００１度以下、又は厚み１ｍｍに対して誤差１μｍ以下に該当する平行度を有している。
さらに、基板Ｋの厚さは、１．０ｍｍと厚くしてある。このことは、基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波の時間波形の削除と関係する。そこで、以下に基板Ｋ内でテラヘルツ波が多重反射する場合、多重反射が解析に及ぼす影響について説明する。
【００２８】
基板Ｋ内での多重反射の結果、遅れてきたテラヘルツ波の時間波形をフーリエ変換して周波数領域のスペクトルを得る場合、激しい干渉縞が現れ、データ解析が困難になる。そこで、基板Ｋ内で多重反射した反射波が時間波形に現れる時刻以降の波形を削除し、反射波の時間波形が現れない時間幅で、テラヘルツ波の時間波形をフーリエ変換することにより周波数領域のスペクトルを得る。
【００２９】
図３は、基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波を含む電場強度の時間波形、フーリエ変換スペクトル及び反射率を示す説明図である。図３Ａは、基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波を含む電場強度の時間波形を示す説明図である。縦軸はテラヘルツ波振幅であり、横軸は時間（単位はｐｓ：ピコ秒）である。電場強度はテラヘルツ波振幅に比例する。図３Ｂは、図３Ａの時間波形をフーリエ変換して得たフーリエ変換スペクトルを示す説明図である。縦軸はテラヘルツ波振幅であり、横軸は周波数（単位はテラヘルツ）である。図３Ｃは、図３Ｂのフーリエ変換スペクトルから得た薄膜試料Ｈの反射率を示す説明図である。縦軸は反射率であり、横軸は周波数（単位はテラヘルツ）である。
【００３０】
図４は、基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波を削除した場合の電場強度の時間波形、フーリエ変換スペクトル及び反射率を示す説明図である。図４Ａは、図３Ａから基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波を削除した電場強度の時間波形を示す説明図である。縦軸はテラヘルツ波振幅であり、横軸は時間（単位はｐｓ）である。図４Ｂは、図４Ａの時間波形をフーリエ変換して得たフーリエ変換スペクトルを示す説明図である。縦軸はテラヘルツ波振幅であり、横軸は周波数（単位はテラヘルツ）である。太線は薄膜試料Ｈを反射した反射波のフーリエ変換スペクトルを示している。図４Ｃは、図４Ｂのフーリエ変換スペクトルから得た薄膜試料Ｈの反射率を示す説明図である。縦軸は反射率であり、横軸は周波数（単位はテラヘルツ）である。
【００３１】
図３において、多重反射に起因する電場強度の時間波形を削除しないでフーリエ変換を行った場合、フーリエ変換スペクトルに激しい干渉縞が現れ、このフーリエ変換スペクトルから求められる薄膜試料Ｈの反射率の精度は低い。一方、図４の場合、２５ｐｓ以降に現れる多重反射に起因する電場強度の時間波形を削除している。そのため、フーリエ変換スペクトルに干渉縞は現れず、このフーリエ変換スペクトルから求められる薄膜試料Ｈの反射率の精度は、多重反射に起因する電場強度の時間波形を削除しない場合よりも高い。
【００３２】
最初の多重反射波が最初のメインパルスからΔｔ後に現れる場合、Δｔは式（１）から求められる。
Δｔ＝２ｎｄ／ｃ ・・・（１）
ただし、ｎは基板Ｋのテラヘルツ帯の屈折率、ｄは基板Ｋの厚さ、ｃは光速度である。
【００３３】
テラヘルツ波の吸収をおさえ、テラヘルツ波の透過率を高めるためには、基板Ｋは薄いほどよい。例えば、基板Ｋの厚さを０．２ｍｍ程度にした場合、薄膜試料Ｈの持ち運びに支障が出ない程度の機械的な強度を有し、テラヘルツ波の反射率を高めることができる。しかし、式（１）より、基板Ｋの厚さｄが薄いほど、Δｔは短くなり、多重反射波と最初のメインパルスとの分離は困難になる。
【００３４】
図３の例では、１３．５ｐｓのメインパルスはゆっくりした振動成分が２３ｐｓ付近まで続いており、多重反射波とメインパルスとを分離するためには、１０ｐｓ以上のΔｔが必要である。例えば、基板Ｋの厚さｄを１．０ｍｍとした場合、石英結晶のテラヘルツ帯の屈折率ｎはｎ＝２．１であるから、Δｔ＝１４．０ｐｓとなる。Δｔが１４ｐｓであれば、メインパルスと多重反射波との分離は十分可能である。しかし、基板Ｋの厚さを１．０ｍｍより厚くした場合、反射率が低くなり、反射率のＳ／Ｎ比が低下する。
【００３５】
実施の形態では、石英結晶基板Ｋの厚さは、メインパルスと多重反射波との分離の自由度を上げるために、余裕を持たせて１．０ｍｍという値に設定されている。
なお、基板Ｋの厚さは、例えばΔｔ＝１０ｐｓに対応する０．７ｍｍであってもよい。
ちなみに、図３の例でも、メインパルスが現れる１３．５ｐｓに対して、基板Ｋ内を１回反射した反射波が１４ｐｓ後の約２７．５ｐｓ付近に最初の多重反射波として現れている。
【００３６】
実施の形態では、時間領域で反射波形を測定する。取得した時間波形データには、基板の厚みに応じた時間間隔で多重反射波が現れるため、解析に用いる時間波形データの時間幅、すなわちメインパルスに加えてどこまでの多重反射パルスを含めてフーリエ変換するかを選択することにより、反射回数を制御したデータによる解析が可能になる。
【００３７】
＜分光エリプソメータ＞
実施の形態における膜厚測定装置３は、例えば分光エリプソメータ３０である。分光エリプソメータ３０とは、薄膜試料Ｈに直線偏光波を照射し、照射光の波長を変えながら、ｐ偏光とｓ偏光との反射振幅比角Ψ及び位相差Δを測定する装置である。
【００３８】
図５は、実施の形態における分光エリプソメータ３０のブロック図である。
Ｘｅランプ３１は、多数の波長成分を含む、いわゆる白色光源である。このＸｅランプ３１の発光は光ファイバ３２を介して偏光子３３に導かれる。偏光子３３により偏光された光は、測定対象である薄膜試料Ｈの表面に特定の入射角で入射する。薄膜試料Ｈからの反射は、光弾性変調器（ＰＥＭ）３４を介して検光子３５に導かれる。なお、ＰＥＭ３４の位置は偏光子３３の後ろか検光子３５の前どちらでも可能である。
【００３９】
光弾性変調器（ＰＥＭ）３４により、反射光は５０ｋＨｚの周波数に位相変調されて、直線から楕円偏光までが作られる。そのため、数ミリ秒の分解能でΨ、Δが決定される。検光子３５の出力は光ファイバ３６を介して分光器３７に入力される。分光器３７は、波長ごとに測定を行い、測定結果をアナログ信号としてデータ取込機３８へ伝送する。データ取込機３８は、アナログ信号をデジタル信号に変換してコンピュータ４に送信する。
【００４０】
分光エリプソメトリでは、予め、薄膜試料Ｈの厚さ、光学定数等を解析変数とする光学モデルを構築しておき、分光エリプソメータに記録しておく。分光エリプソメータは、光学モデルのシミュレーションを行い、Ψ及びΔの参照データを生成する。分光エリプソメータは、測定データ及び参照データをフィッティングし、測定データに最も合致した参照データを与える光学モデルの解析変数を測定結果として出力する。測定データ及び参照データのフィッティングは、単純な差の比較でもよいし、最小二乗法による比較でもよい。また、フィッティング誤差を最小にするために、線形回帰解析を用いてもよい。
【００４１】
分光エリプソメータ３０に、上記のフィッティングを実行するコンピュータを含めてもよいが、実施の形態では、コンピュータ４が、受信した出力データに基づいて、上記のフィッティングを実行する。
【００４２】
＜コンピュータ＞
図６は、実施の形態におけるコンピュータ４のブロック図である。コンピュータ４は、制御部４１、ＲＯＭ（Read Only Memory）４２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３、通信部４４、操作部４５、表示部４６及び外部インタフェース４７を含む。
ＲＯＭ４２の内部にはプログラムが記録されている。制御部４１は、ＲＯＭ４２からプログラムを読み込み、各種処理を実行する。ＲＡＭ４３は、作業用の変数、測定データ等を一時的に記録する。例えば、通信部４４は、膜厚測定装置３から送信される膜厚に係るΨ、Δの信号を受信する。制御部４１は、測定データ及び参照データのフィッティングを実行し、薄膜試料Ｈの厚さを求める。制御部４１は、求めた薄膜試料Ｈの厚さをＲＡＭ４３に記録する。
【００４３】
操作部４５は、キーボード、マウス等の入力機器を含み、ユーザは操作部４５及び通信部４４を介してコンピュータ４を操作する。また、ユーザは操作部４５を介してテラヘルツ分光装置２及び膜厚測定装置３を操作することができる。表示部４６は、通信部４４及び操作部４５を介して入力されたデータ、制御部４１が実行した計算結果等を表示する。外部インタフェース４７は、図示しない外部の記録媒体と情報のやり取りをするインタフェースである。また、外部インタフェース４７はインターネットに接続することができるインタフェースでもある。
【００４４】
＜物性測定装置の動作＞
次に、実施の形態に係る物性測定装置１の動作について説明する。
ユーザは、基板Ｋのテラヘルツ帯の複素屈折率、基板Ｋの厚さ、真空の誘電率、薄膜試料Ｈについてのフリーキャリア以外の誘電率及び素電荷量を、操作部４５を介してＲＡＭ４３に記録する。あるいは、これらの数値は予めＲＯＭ４２に記録しておいてもよい。
【００４５】
ユーザは分光エリプソメータ３０に薄膜試料Ｈを設置し、コンピュータ４の操作部４５を介して偏光子３３から薄膜試料Ｈに偏光を入射する。制御部４１は、通信部４４を介してデータ取込機３８からΨ、Δの測定データを取得する。制御部４１は、測定データ及び参照データのフィッティングを実行し、薄膜試料Ｈの厚さを求める。制御部４１は、求めた薄膜試料Ｈの厚さをコンピュータ４のＲＡＭ４３に記録する。
【００４６】
なお、ユーザは操作部４５から手入力でＲＡＭ４３に薄膜試料Ｈの厚さを記録する形態であってもよい。その場合、分光エリプソメータ３０にフィッティングを実行するコンピュータを組み込む。ユーザは、分光エリプソメータ３０と一体になったコンピュータの表示部から薄膜試料Ｈの厚さを読み取り、読み取った薄膜試料Ｈの厚さを、操作部４５を介して手入力でＲＡＭ４３に記録する。
【００４７】
ユーザは薄膜試料Ｈを基板Ｋの表面に形成する。コンピュータ４の制御部４１は、レーザ２１にフェムト秒光パルスをビームスプリッタ２２に向けて射出させる。レーザパルスは、ビームスプリッタ２２によりポンプ光とプローブ光とに分けられる。ビームスプリッタ２２により分けられたポンプ光は偏光回転器２９により偏光方向が制御され、テラヘルツ波発生器２３に照射され、テラヘルツ波発生器２３はｐ偏光又はｓ偏光を放射する。
【００４８】
まず、ユーザはテラヘルツ波発生器２３から放射されるテラヘルツ波の偏光方向がｐ偏光になるように偏光回転器２９を調整する。
テラヘルツ波発生器２３は、ｐ偏光を放射する。テラヘルツ波発生器２３が放射したｐ偏光は、ミラー２７により反射され、基板Ｋの表面に形成された薄膜試料Ｈに数秒照射される。薄膜試料Ｈで反射した反射ｐ偏光は、ミラー２８により反射されてテラヘルツ波検出器２５で検出される。薄膜試料Ｈで反射した反射ｐ偏光がテラヘルツ波検出器２５に入射することにより、入射した反射ｐ偏光の電場強度に比例した電流がテラヘルツ波検出器２５に流れる。一方、プローブ光は、時間遅延機構２６により時間遅延が与えられ、テラヘルツ波検出器２５で検出される。
【００４９】
制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーを所定量だけ反射方向と反対の後方に移動し、所定の時間遅延を与えたプローブ光を用いて上記の処理を繰り返す。これにより、薄膜試料Ｈから反射する反射ｐ偏光の電場強度の時間変化がＲＡＭ４３に記録される。このように、テラヘルツ波検出器２５は、反射ｐ偏光の電場強度を示す信号をコンピュータ４へ送信する。制御部４１は、通信部４４を介してこの信号を受信し、この信号値を反射ｐ偏光の電場強度時間波形としてＲＡＭ４３に記録する。
【００５０】
次いで、ユーザはテラヘルツ波発生器２３から放射されるテラヘルツ波の偏光方向がｓ偏光になるように偏光回転器２９を調整する。
テラへツル波発生器２３は、ｓ偏光を放射する。テラヘルツ波発生器２３が放射したｓ偏光は、ミラー２７により反射され、基板Ｋの表面に形成された薄膜試料Ｈに数秒照射される。薄膜試料Ｈで反射したｓ偏光は、ミラー２８により反射されてテラヘルツ波検出器２５で検出される。薄膜試料Ｈで反射した反射ｓ偏光がテラヘルツ波検出器２５に入射することにより、入射した反射ｓ偏光の電場強度に比例した電流がテラヘルツ波検出器２５に流れる。一方、プローブ光は、時間遅延機構２６により時間遅延が与えられ、テラヘルツ波検出器２５で検出される。
【００５１】
制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーを所定量だけ反射方向と反対の後方に移動し、所定の時間遅延を与えたプローブ光を用いて上記の処理を繰り返す。これにより、薄膜試料Ｈから反射される反射ｓ偏光の電場強度の時間変化がＲＡＭ４３に記録される。このように、テラヘルツ波検出器２５は、反射ｓ偏光の電場強度を示す信号をコンピュータ４へ送信する。制御部４１は、通信部４４を介してこの信号を受信し、この信号値を反射ｓ偏光の電場強度時間波形としてＲＡＭ４３に記録する。
【００５２】
図７は、反射ｐ偏光の時間領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートであり、図８は、反射ｓ偏光の時間領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
先ず、反射ｐ偏光の時間領域の電場強度を求め、次いで、反射ｓ偏光の時間領域の電場強度を求める。
【００５３】
レーザ２１は、フェムト秒光パルスを薄膜試料Ｈに射出する（ステップＳ１０１）。これにより、薄膜試料Ｈは励起状態となり、薄膜試料Ｈのキャリア濃度が高まる。レーザ２１がレーザパルスを薄膜試料Ｈに射出するタイミングに合わせて、テラヘルツ波発生器２３は、ｐ偏光を薄膜試料Ｈに照射する（ステップＳ１０２）。制御部４１は、薄膜試料Ｈを反射した反射ｐ偏光の電場強度を示す信号をテラヘルツ波検出器２５から受け取り、ＲＡＭ４３に記録する（ステップＳ１０３）。
【００５４】
制御部４１は、反射ｐ偏光の電場強度の測定が所定回数測定したか否か判断する（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０４における所定回数は、例えば５０回である。制御部４１は、所定回数測定していないと判断した場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ステップＳ１０３に処理を戻す。制御部４１は、所定回数測定したと判断した場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、反射ｐ偏光の電場強度を夫々積算し、積算した値をＲＡＭ４３に記録する（ステップＳ１０５）。
【００５５】
制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にあるか否か判断する（ステップＳ１０６）。制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にないと判断した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、時間遅延機構２６の反射ミラーを所定量後方へ移動し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０２に処理を戻す。制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にあると判断した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ｓ偏光による処理に移行する。
【００５６】
レーザ２１がレーザパルスを薄膜試料Ｈに射出するタイミングに合わせて、テラヘルツ波発生器２３は、ｓ偏光を薄膜試料Ｈに照射する（ステップＳ１０８）。制御部４１は、薄膜試料Ｈを反射した反射ｓ偏光の電場強度を示す信号をテラヘルツ波検出器２５から受け取り、ＲＡＭ４３に記録する（ステップＳ１０９）。
【００５７】
制御部４１は、反射ｓ偏光の電場強度の測定が所定回数測定したか否か判断する（ステップＳ１１０）。なお、ステップＳ１１０における所定回数は、例えば５０回である。制御部４１は、所定回数測定していないと判断した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１０９に処理を戻す。制御部４１は、所定回数測定したと判断した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、反射ｓ偏光の電場強度を夫々積算し、積算した値をＲＡＭ４３に記録する（ステップＳ１１１）。
【００５８】
制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にあるか否か判断する（ステップＳ１１２）。制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にないと判断した場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、時間遅延機構２６の反射ミラーを所定量後方へ移動し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０８に処理を戻す。制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にあると判断した場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００５９】
制御部４１は、反射ｐ偏光の時間領域の電場強度をＲＡＭ４３から読み込み、読み込んだ電場強度をフーリエ変換により周波数領域の電場強度に変換し、ＲＡＭ４３に記録する。すなわち、制御部４１は、反射ｐ偏光の時間領域の電場強度を反射ｐ偏光の振幅スペクトル及び反射ｐ偏光の位相スペクトルに変換し、ＲＡＭ４３に記録する。また、制御部４１は、反射ｓ偏光の時間領域の電場強度をＲＡＭ４３から読み込み、読み込んだ電場強度をフーリエ変換により周波数領域の電場強度に変換し、ＲＡＭ４３に記録する。すなわち、制御部４１は、反射ｓ偏光の時間領域の電場強度を反射ｓ偏光の振幅スペクトル及び反射ｓ偏光の位相スペクトルに変換し、ＲＡＭ４３に記録する。
【００６０】
ここで制御部４１は、フーリエ変換を実行するにあたり、最初のメインパルスから最初の多重反射波が現れる時刻Δｔを式（１）より求める。そのため、制御部４１は、基板Ｋのテラヘルツ帯の複素屈折率の実部及び基板Ｋの厚さをＲＡＭ４３から読み込み、Δｔを算出する。制御部４１は、基板Ｋ及び薄膜Ｈにおける電場強度の時間波形をＲＡＭ４３から読み込む。制御部４１は、時間領域の各電場強度をΔｔまでの時間幅でフーリエ変換により周波数領域の電場強度に変換する。制御部４１は、基板Ｋ及び薄膜Ｈにおける周波数領域の電場強度をＲＡＭ４３に記録する。
【００６１】
図９は、基板Ｋ内の多重反射を除外した周波数領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
制御部４１は、基板Ｋの屈折率と基板Ｋの厚さとをＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ２０１）。制御部４１は、基板Ｋの屈折率及び厚さから、メインパルスの後に多重反射波が最初に現れる時間を算出する（ステップＳ２０２）。制御部４１は、薄膜試料Ｈにおける電場強度の時間波形をＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ２０３）。制御部４１は、ステップＳ２０２で求めた時間までの時間幅で、基板Ｋ及び薄膜試料Ｈを透過した透過波の電場強度の時間波形をフーリエ変換する（ステップＳ２０４）。制御部４１は、フーリエ変換して得られた基板Ｋ及び薄膜Ｈを透過した透過波の周波数領域の電場強度をＲＡＭ４３に記録し（ステップＳ２０５）、処理を終了する。
【００６２】
次に、反射ｐ偏光の振幅スペクトル及び位相スペクトル並びに反射ｓ偏光の振幅スペクトル及び位相スペクトルに基づいて、反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光の反射振幅比角Ψ及び位相差Δを求める。
【００６３】
制御部４１は、ＲＡＭ４３から反射ｐ偏光の振幅スペクトルと反射ｓ偏光の振幅スペクトルとを読み込み、それらの比（反射ｓ偏光／反射ｐ偏光）からΨを求める。ここで、|Ψ｜2 はエリプソメトリ信号スペクトルである。また、制御部４１は、ＲＡＭ４３から反射ｐ偏光の位相スペクトルと反射ｓ偏光の位相スペクトルとを読み込み、それらの比（反射ｓ偏光／反射ｐ偏光）からΔを求める。制御部４１は、Ψｅｘｐ（−ｉΔ）の測定値と試料の光学モデルから得られた計算値との差の絶対値を誤差関数とし、誤差関数を最小にする複素屈折率スペクトルＮ＝ｎ−ｉｋをフィッティングにより求める。この際、ＲＡＭ４３に記録されている薄膜試料Ｈの膜厚を利用する。フィッティングを用いることにより、Ψ及びΔの値から励起状態の薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトルＮS を求める。
【００６４】
尚、偏光回転器２９の回転速度を速めて、テラヘルツ波の偏光方向を高速に変調し、その周波数に同期した信号をロックイン増幅器（図示せず）によって検出することによって、エリプソメトリ信号スペクトルに対する外部雑音を除去することができ、キャリアに対する感度を向上させることができる。また、通常の透過及び反射測定の場合、試料の測定とリファレンス測定が必要であり、試料の移動に伴い位相シフトを精密に測定することが困難である。これに対して、反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光を用いた本手法によれば、試料の移動を伴うリファレンス測定が不要となるため、そのような問題は生じない。
【００６５】
次いで、制御部４１は、以下の手順により、複素屈折率スペクトルに基づいて複素電気伝導度スペクトルを計算する。
制御部４１は、ＲＡＭ４３から薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトルを読み込む。制御部４１は、ＲＡＭ４３から読み込んだ薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトルを用いて、薄膜試料Ｈの複素誘電率及び薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルを算出する。ここで制御部４１は、複素誘電率と複素屈折率スペクトルとの関係を示す式（２）〜式（４）及び複素誘電率と複素電気伝導度スペクトルとの関係を示す式（５）〜式（７）より、薄膜試料Ｈの複素誘電率及び薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルを算出する。
【００６６】
ε＝Ｎ2 ・・・（２）
ε1 ＝ｎ2 −κ2 ・・・（３）
ε2 ＝２ｎκ ・・・（４）
ただし、εは複素誘電率であり、ε＝ε 1−ｉε 2である。
【００６７】
【数１】
【００６８】
ただし、ε0 は真空の誘電率、ε∞はフリーキャリア以外の誘電率である。また、σは複素電気伝導度スペクトルであり、σ＝σ1 −ｉσ2 である。
【００６９】
制御部４１は、真空の誘電率及びフリーキャリア以外の誘電率をＲＡＭ４３から読み込み、読み込んだ真空の誘電率及びフリーキャリア以外の誘電率を上記の計算に使用する。
制御部４１は、算出した薄膜試料Ｈの複素誘電率及び薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルをＲＡＭ４３に記録する。
【００７０】
制御部４１は、薄膜試料Ｈのキャリア移動度を決定する。その決定方法は、測定から求めた薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルと、電気伝導モデルにより計算した複素電気伝導度スペクトルとの差が最小となるように、薄膜試料Ｈのキャリア移動度を算出するパラメータを決定する。ここで使用可能な電気伝導モデルには、ドルーデモデル、拡張ドルーデモデル、局在化ドルーデモデル及びドルーデ−スミスモデルが含まれる。
【００７１】
古典的電子ガスモデルであるドルーデモデルは、シリコン、ＧａＡｓ、一般的な半導体材料等に有効である。拡張ドルーデモデルは、電子相関が強い材料（高温超電導体など）に有効である。キャリアの局在化を考慮した局在化ドルーデモデルは、有機導電性材料等に有効である。ドルーデ−スミスモデルは、シリコンナノクリスタル等に有効である。以下では、ドルーデモデルを用いてキャリア移動度を決定する例について説明する。
【００７２】
ドルーデモデルにより与えられる複素電気伝導度スペクトルσ（ω）は、式（８）で示される。
【００７３】
【数２】
【００７４】
ただし、Ｎc はキャリア濃度、ｅは素電荷量、τはキャリアの散乱時間、ｍ* は有効質量、Γ（＝１／τ）は散乱確率である。また、ω p2 はプラズマ周波数であり、式（９）で示される。
ここで、キャリア濃度Ｎc は、薄膜試料の吸収係数及び励起レーザであるフェムト秒光パルスの波長から推定する。
【００７５】
【数３】
【００７６】
式（１０）は、測定から求めた薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルσ（ω）と、式（８）により与えられる薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルとの差からなる誤差関数Ｇ（ω）である。
【００７７】
【数４】
【００７８】
制御部４１は、上記で算出した複素電気伝導度スペクトルをＲＡＭ４３から読み出し、式（９）のσ（ω）に代入する。また制御部４１は、真空の誘電率、素電荷量をＲＡＭ４３から読み込み、式（１０）に代入する。
【００７９】
制御部４１は、薄膜試料Ｈのキャリア濃度と、有効質量と、キャリアの散乱時間又は散乱確率とを変更しながら誤差関数Ｇ（ω）を計算し、誤差関数Ｇ（ω）の最小値を与える薄膜試料Ｈのキャリア濃度と、有効質量と、キャリアの散乱時間又は散乱確率とを決定する。
【００８０】
なお、誤差関数Ｇ（ω）の最小値及び上記パラメータを決定するにあたり、線形計画法のシンプレックス法等により計算の高速化を図ってもよい。また、誤差関数Ｇ（ω）の計算値が所定値より小さくなった場合、又は誤差関数Ｇ（ω）の計算回数が所定回数を超えた場合、計算を終了することにより、計算の高速化を図ってもよい。
【００８１】
以上は、電気伝導モデルにドルーデモデルを適用した場合のパラメータの決定である。制御部４１は、同様のパラメータ決定を拡張ドルーデモデル、局在化ドルーデモデル及びドルーデ−スミスモデルについても実行し、誤差関数Ｇ（ω）が最小となる電気伝導モデル及びパラメータを決定する。
尚、薄膜が有機半導体の場合には、局在化ドルーデモデルだけを適用してもよい。
制御部４１は、決定した電気伝導モデルと、薄膜試料Ｈのキャリア濃度と、有効質量と、キャリアの散乱時間又は散乱確率とをＲＡＭ４３に記録する。
【００８２】
制御部４１は、ＲＡＭ４３から素電荷量と、有効質量と、キャリアの散乱時間又は散乱確率とを読み込み、式（１１）からキャリア移動度を算出し、算出したキャリア移動度をＲＡＭ４３に記録する。
【００８３】
【数５】
【００８４】
ただし、μはキャリア移動度である。
【００８５】
図１０は、薄膜試料Ｈの電気的特性値を求める手順を示すフローチャートである。
制御部４１は、薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトルをＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ３０１）。制御部４１は、真空の誘電率及びフリーキャリア以外の誘電率をＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ３０２）。制御部４１は、読み込んだ薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトル、真空の誘電率及びフリーキャリア以外の誘電率に基づいて、薄膜試料Ｈの複素誘電率及び複素電気伝導度スペクトルを算出する（ステップＳ３０３）。
【００８６】
制御部４１は、未選択の電気伝導モデルをドルーデモデル、拡張ドルーデモデル、局在化ドルーデモデル及びドルーデ−スミスモデルの中から１つ選択する（ステップＳ３０４）。制御部４１は、算出した複素電気伝導度スペクトルを、テラヘルツ波から測定した複素電気伝導度スペクトルと選択した電気伝導モデルから計算される複素電気伝導度スペクトルとの差からなる誤差関数Ｇ（ω）に代入する（ステップＳ３０５）。制御部４１は、誤差関数Ｇ（ω）に代入するパラメータをＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ３０６）。制御部４１は、誤差関数Ｇ（ω）に読み込んだパラメータを代入する（ステップＳ３０７）。制御部４１は、読み込んだパラメータ以外のパラメータを変更しながら誤差関数Ｇ（ω）を計算する（ステップＳ３０８）。
【００８７】
制御部４１は、全ての電気伝導モデルについて誤差関数Ｇ（ω）を計算したか否か判断する（ステップＳ３０９）。制御部４１は、全ての電気伝導モデルについて誤差関数Ｇ（ω）を計算していないと判断した場合（ステップＳ３０９：ＮＯ）、別の電気伝導モデルについて誤差関数Ｇ（ω）を計算するため、ステップＳ３０４に処理を戻す。制御部４１は、全ての電気伝導モデルについて誤差関数Ｇ（ω）を計算したと判断した場合（ステップＳ３０９：ＹＥＳ）、誤差関数Ｇ（ω）が最小となる電気伝導モデル及びそのパラメータを決定する（ステップＳ３１０）。制御部４１は、決定した電気伝導モデルのパラメータに基づいて薄膜試料Ｈのキャリア移動度を算出し（ステップＳ３１１）、処理を終了する。
【００８８】
尚、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、上記した意味ではなく、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及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】
【００８９】
１ 物性測定装置
２ テラヘルツ分光装置
３ 膜厚測定装置
４ コンピュータ
２１ レーザ
２２ ビームスプリッタ
２３ テラヘルツ波発生器
２４ 試料保持部
２５ テラヘルツ波検出器
２６ 時間遅延機構
２７ ミラー
２８ ミラー
２９ 偏光回転器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜材料の物性を非破壊で測定する物性測定装置及び物性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子開発の進展に伴い、新規薄膜材料の開発が進んでいる。このような薄膜材料を評価する上で、薄膜材料の電気的特性を評価する必要がある。しかし、多くの薄膜材料は入手が困難であり、かつ高価であるため、薄膜材料を破壊して行われる電気的特性の測定は敬遠されている。そこで、特許文献１には、非破壊で薄膜材料の電気的特性を測定するテラヘルツ分光解析の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９８６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、テラヘルツ分光解析により薄膜材料の電気的特性を高信頼度で測定する場合、測定値のＳ／Ｎ比を高める必要があり、そのためには十分なキャリア濃度が必要である。しかし、Ｐ３ＨＴ等の有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）はキャリア濃度が低いため、その電気的特性を高信頼度で測定することは困難であった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、薄膜の物性を非破壊かつ高信頼度で測定することができる物性測定装置及び物性測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の物性測定装置は、薄膜の物性を測定する装置において、光パルスを発生する光源と、前記薄膜を励起する励起手段と、前記光源が発生する光パルスの偏光方向を制御する制御手段と、該制御手段により制御された光パルスを受光することによりｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記励起手段により励起された薄膜に該テラヘルツ波を照射する照射手段と、該照射手段により前記テラヘルツ波が照射された薄膜で反射したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を検出する検出手段と、該検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波夫々の振幅及び位相スペクトルを算出する第一算出手段と、該第一算出手段が算出した振幅及び位相スペクトルに基づいて、前記検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を算出する第二算出手段と、該第二算出手段により算出された振幅比及び位相差に基づいて、前記薄膜の複素屈折率スペクトルを算出する第三算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の物性測定装置は、前記第三算出手段により算出された複素屈折率スペクトルに基づいて、前記薄膜の複素電気伝導度スペクトルを算出する第四算出手段を更に備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の物性測定装置は、前記第四算出手段により算出された複素電気伝導度スペクトルに基づいて、前記薄膜のキャリア濃度を算出する手段を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の物性測定装置にあっては、前記光源は、フェムト秒光パルスを発生するようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明の物性測定装置にあっては、前記光源は、レーザ光源であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の物性測定方法は、薄膜の物性を測定する方法において、ｐ偏光のテラヘルツ波を前記薄膜に照射し、該薄膜で反射したｐ偏光のテラヘルツ波の特性を求める第一ステップと、ｓ偏光のテラヘルツ波を前記薄膜に照射し、該薄膜で反射したｓ偏光のテラヘルツ波の特性を求める第二ステップと、前記第一及び第二ステップにより求められたｐ偏光及びｓ偏光のテラへツル波の特性に基づいて、前記薄膜の物性を算出する第三ステップとを含み、前記第一ステップは、光源が発生する光パルスを第一の偏光方向に設定する第一設定ステップと、該第一設定ステップにより設定された第一の偏光方向の光パルスを受光することによりｐ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記薄膜に照射する照射ステップと、前記薄膜を励起する励起ステップと、該励起ステップにより励起された薄膜で反射したｐ偏光のテラヘルツ波を検出する第一検出ステップと、該第一検出ステップにより検出されたｐ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルを算出する第一算出ステップとを含み、前記第二ステップは、前記光源が発生する光パルスを第二の偏光方向に設定する第二設定ステップと、該第二設定ステップにより設定された第二の偏光方向の光パルスを受光することによりｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記薄膜に照射する照射ステップと、前記励起ステップにより励起された薄膜で反射したｓ偏光のテラヘルツ波を検出する第二検出ステップと、該第二検出ステップにより検出されたｓ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルを算出する第二算出ステップとを含み、前記第三ステップは、前記第一及び第二算出ステップにより算出したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルに基づいて、前記第一及び第二検出ステップにより検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を算出する第三算出ステップと、該第三算出ステップにより算出された振幅比及び位相差に基づいて、前記薄膜の複素屈折率スペクトルを算出する第四算出ステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の物性測定方法は、前記第四算出ステップにより算出された複素屈折率スペクトルに基づいて、前記薄膜の複素電気伝導度スペクトルを算出する第五算出ステップを更に含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の物性測定方法は、前記第五算出ステップにより算出された複素電気伝導度スペクトルに基づいて、前記薄膜のキャリア濃度を算出するステップを更に含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板表面に形成した薄膜の電気的特性を非破壊かつ高信頼度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る物性測定装置のブロック図である。
【図２】実施の形態に係るテラヘルツ分光装置のブロック図である。
【図３】基板内で多重反射したテラヘルツ波を含む電場強度の時間波形、フーリエ変換スペクトル及び反射率を示す説明図である。
【図４】基板内で多重反射したテラヘルツ波を削除した場合の電場強度の時間波形、フーリエ変換スペクトル及び反射率を示す説明図である。
【図５】実施の形態における分光エリプソメータのブロック図である。
【図６】実施の形態におけるコンピュータのブロック図である。
【図７】反射ｐ偏光の時間領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
【図８】反射ｓ偏光の時間領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
【図９】基板内の多重反射を除外した周波数領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
【図１０】薄膜試料の電気的特性値を求める手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
実施の形態では、テラヘルツ時間領域分光法を用いて、薄膜試料を反射したテラヘルツ波の周波数領域のスペクトルを得る。時間領域分光法は、電磁波の電場強度の時間波形を時系列フーリエ変換することにより、電磁波の周波数領域のスペクトル及び位相差スペクトルを得る分光法である。
【００１７】
＜物性測定装置＞
図１は、実施の形態に係る物性測定装置１のブロック図である。
物性測定装置１は、テラヘルツ分光装置２、膜厚測定装置３及びコンピュータ４を含む。なお、物性測定装置１とは別に膜厚測定装置３を設けてもよい。また、コンピュータ４は、テラヘルツ分光装置２の内部に搭載されてもよい。
テラヘルツ分光装置２及び膜厚測定装置３は、コンピュータ４と電気的に接続されおり、コンピュータ４はテラヘルツ分光器２及び厚膜測定装置３との間で測定データ及び計算データの送受信を行う。
【００１８】
図２は、実施の形態に係るテラヘルツ分光装置２のブロック図である。
テラヘルツ分光装置２は、レーザ２１、ビームスプリッタ２２、テラヘルツ波発生器２３、試料保持部２４、テラヘルツ波検出器２５、時間遅延機構２６及びポッケルスセル等の偏光回転器２９を含む。
レーザ２１は、フェムト秒光パルスをビームスプリッタ２２に射出する。また、レーザ２１は、試料保持部２４に取り付けられた薄膜試料Ｈに対してもフェムト秒光パルスを射出する。薄膜試料Ｈにフェムト秒光パルスが照射されると、薄膜試料Ｈ内にキャリアが励起されて薄膜試料の複素屈折率が変化するため、テラヘルツ波の反射率がキャリア濃度に応じて変化する。
ビームスプリッタ２２は、レーザ２１から射出されたレーザパルスをポンプ光及びプローブ光の２つに分ける。
【００１９】
偏光回転器２９は、ポンプ光を入射し、その偏光方向を制御する。テラヘルツ波発生器２３は、偏光回転器２９からポンプ光が照射されると、テラヘルツ波を放射する。テラヘルツ波発生器２３が放射するテラヘルツ波の周波数は、例えば０．１〜５ＴＨｚ（テラヘルツ）である。テラヘルツ波発生器２３は、例えば非線形光学結晶（テルル化亜鉛、ＬｉＮｂ０３等）である。テラヘルツ波発生器２３が非線形光学結晶である場合、テラヘルツ波発生器２３が発生するテラヘルツ波の偏光方向はポンプ光の偏光方向に依存する。したがって、偏光回転器２９によりポンプ光の偏光方向を回転させることによりテラヘルツ波発生器２３から放射されるテラヘルツ波の偏光方向が変わり、テラヘルツ波発生器２３はｐ偏光及びｓ偏光の２種類のテラヘルツ波を放射する。
【００２０】
テラヘルツ波発生器２３から放射されたｐ偏光又はｓ偏光のテラヘルツ波は、ミラー２７により反射され、試料保持部２４に取り付けられた基板Ｈの表面に形成された薄膜試料Ｈに照射される。
【００２１】
プローブ光は、時間遅延機構２６に入射される。プローブ光は、薄膜試料Ｈを反射した反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波の電場強度の時間波形を測定するため、ポンプ光に対して時間遅延を有する参照波である。
【００２２】
薄膜試料Ｈを反射した反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波は、ミラー２８により反射されてテラヘルツ波検出器２５に照射される。テラヘルツ波検出器２５は、例えば半導体素子、非線形光学結晶等である。
【００２３】
時間遅延機構２６は、ビームスプリッタ２２によって分けられたプローブ光の光路長を変化させ、ポンプ光に対してプローブ光に時間遅延を与える。時間遅延機構２６には、プローブ光を反射して折り返す可動のミラーが設けられている。このミラーを少しずつ反射方向に対して後方へ移動することにより、プローブ光の光路長は変化する。ポンプ光の光路長は一定であるため、時間遅延機構２６により時間遅延が与えられたプローブ光は、ポンプ光よりも遅れてテラヘルツ波検出器２５に達する。このように時間遅延機構２６によりプローブ光に任意の時間遅延を与えることにより、反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波の電場強度の時間波形が得られる。
【００２４】
薄膜試料Ｈで反射した反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波がテラヘルツ波検出器２５に入射すると、入射した反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光のテラヘルツ波の電場強度に比例した電流がテラヘルツ波検出器２５に流れる。この電流値は信号に変換され、テラヘルツ波検出器２５からコンピュータ４に送信される。
【００２５】
本実施の形態では、テラヘルツ波発生器２３がｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を薄膜試料Ｈに照射するタイミングに合わせて、レーザ２１はフェムト秒光パルスを薄膜試料Ｈに照射する。これにより、薄膜試料Ｈは励起してキャリア濃度が高められた状態になるため、キャリア濃度が低い薄膜試料であっても高信頼度で電気的特性を解析できる。キャリア濃度を高めるためにはフェムト秒光パルスを必要に応じて波長変換して用いるのがよい。
【００２６】
＜基板Ｋ＞
基板Ｋは、透過波の測定誤差を低減するため、以下の工夫が施されている。
基板Ｋは石英結晶である。基板Ｋに石英結晶を用いることにより、広い周波数範囲で高精度の透過光の測定が可能になる。テラヘルツ波発生器２３が放射するテラヘルツ波は、中心周波数（０．３〜１ＴＨｚ）付近では強度が大きく、透過率の低い薄膜試料Ｈでも測定できる。しかし、５０ＧＨｚ（ギガヘルツ）又は５ＴＨｚ付近では強度が小さく、透過率の低い薄膜試料Ｈの測定が困難になる。そこで、基板Ｋに、例えば透過率の低い石英ガラスではなく、透過率の高い石英結晶を用いることにより、測定可能な透過波の周波数範囲を広げることができる。透過波の周波数範囲が広いほど、測定された透過波に基づいて実行される薄膜試料Ｈの電気的特性の解析の信頼度は高まる。
【００２７】
基板Ｋの表面及び裏面は、０．００１度以下、又は厚み１ｍｍに対して誤差１μｍ以下に該当する平行度を有している。
さらに、基板Ｋの厚さは、１．０ｍｍと厚くしてある。このことは、基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波の時間波形の削除と関係する。そこで、以下に基板Ｋ内でテラヘルツ波が多重反射する場合、多重反射が解析に及ぼす影響について説明する。
【００２８】
基板Ｋ内での多重反射の結果、遅れてきたテラヘルツ波の時間波形をフーリエ変換して周波数領域のスペクトルを得る場合、激しい干渉縞が現れ、データ解析が困難になる。そこで、基板Ｋ内で多重反射した反射波が時間波形に現れる時刻以降の波形を削除し、反射波の時間波形が現れない時間幅で、テラヘルツ波の時間波形をフーリエ変換することにより周波数領域のスペクトルを得る。
【００２９】
図３は、基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波を含む電場強度の時間波形、フーリエ変換スペクトル及び反射率を示す説明図である。図３Ａは、基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波を含む電場強度の時間波形を示す説明図である。縦軸はテラヘルツ波振幅であり、横軸は時間（単位はｐｓ：ピコ秒）である。電場強度はテラヘルツ波振幅に比例する。図３Ｂは、図３Ａの時間波形をフーリエ変換して得たフーリエ変換スペクトルを示す説明図である。縦軸はテラヘルツ波振幅であり、横軸は周波数（単位はテラヘルツ）である。図３Ｃは、図３Ｂのフーリエ変換スペクトルから得た薄膜試料Ｈの反射率を示す説明図である。縦軸は反射率であり、横軸は周波数（単位はテラヘルツ）である。
【００３０】
図４は、基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波を削除した場合の電場強度の時間波形、フーリエ変換スペクトル及び反射率を示す説明図である。図４Ａは、図３Ａから基板Ｋ内で多重反射したテラヘルツ波を削除した電場強度の時間波形を示す説明図である。縦軸はテラヘルツ波振幅であり、横軸は時間（単位はｐｓ）である。図４Ｂは、図４Ａの時間波形をフーリエ変換して得たフーリエ変換スペクトルを示す説明図である。縦軸はテラヘルツ波振幅であり、横軸は周波数（単位はテラヘルツ）である。太線は薄膜試料Ｈを反射した反射波のフーリエ変換スペクトルを示している。図４Ｃは、図４Ｂのフーリエ変換スペクトルから得た薄膜試料Ｈの反射率を示す説明図である。縦軸は反射率であり、横軸は周波数（単位はテラヘルツ）である。
【００３１】
図３において、多重反射に起因する電場強度の時間波形を削除しないでフーリエ変換を行った場合、フーリエ変換スペクトルに激しい干渉縞が現れ、このフーリエ変換スペクトルから求められる薄膜試料Ｈの反射率の精度は低い。一方、図４の場合、２５ｐｓ以降に現れる多重反射に起因する電場強度の時間波形を削除している。そのため、フーリエ変換スペクトルに干渉縞は現れず、このフーリエ変換スペクトルから求められる薄膜試料Ｈの反射率の精度は、多重反射に起因する電場強度の時間波形を削除しない場合よりも高い。
【００３２】
最初の多重反射波が最初のメインパルスからΔｔ後に現れる場合、Δｔは式（１）から求められる。
Δｔ＝２ｎｄ／ｃ ・・・（１）
ただし、ｎは基板Ｋのテラヘルツ帯の屈折率、ｄは基板Ｋの厚さ、ｃは光速度である。
【００３３】
テラヘルツ波の吸収をおさえ、テラヘルツ波の透過率を高めるためには、基板Ｋは薄いほどよい。例えば、基板Ｋの厚さを０．２ｍｍ程度にした場合、薄膜試料Ｈの持ち運びに支障が出ない程度の機械的な強度を有し、テラヘルツ波の反射率を高めることができる。しかし、式（１）より、基板Ｋの厚さｄが薄いほど、Δｔは短くなり、多重反射波と最初のメインパルスとの分離は困難になる。
【００３４】
図３の例では、１３．５ｐｓのメインパルスはゆっくりした振動成分が２３ｐｓ付近まで続いており、多重反射波とメインパルスとを分離するためには、１０ｐｓ以上のΔｔが必要である。例えば、基板Ｋの厚さｄを１．０ｍｍとした場合、石英結晶のテラヘルツ帯の屈折率ｎはｎ＝２．１であるから、Δｔ＝１４．０ｐｓとなる。Δｔが１４ｐｓであれば、メインパルスと多重反射波との分離は十分可能である。しかし、基板Ｋの厚さを１．０ｍｍより厚くした場合、反射率が低くなり、反射率のＳ／Ｎ比が低下する。
【００３５】
実施の形態では、石英結晶基板Ｋの厚さは、メインパルスと多重反射波との分離の自由度を上げるために、余裕を持たせて１．０ｍｍという値に設定されている。
なお、基板Ｋの厚さは、例えばΔｔ＝１０ｐｓに対応する０．７ｍｍであってもよい。
ちなみに、図３の例でも、メインパルスが現れる１３．５ｐｓに対して、基板Ｋ内を１回反射した反射波が１４ｐｓ後の約２７．５ｐｓ付近に最初の多重反射波として現れている。
【００３６】
実施の形態では、時間領域で反射波形を測定する。取得した時間波形データには、基板の厚みに応じた時間間隔で多重反射波が現れるため、解析に用いる時間波形データの時間幅、すなわちメインパルスに加えてどこまでの多重反射パルスを含めてフーリエ変換するかを選択することにより、反射回数を制御したデータによる解析が可能になる。
【００３７】
＜分光エリプソメータ＞
実施の形態における膜厚測定装置３は、例えば分光エリプソメータ３０である。分光エリプソメータ３０とは、薄膜試料Ｈに直線偏光波を照射し、照射光の波長を変えながら、ｐ偏光とｓ偏光との反射振幅比角Ψ及び位相差Δを測定する装置である。
【００３８】
図５は、実施の形態における分光エリプソメータ３０のブロック図である。
Ｘｅランプ３１は、多数の波長成分を含む、いわゆる白色光源である。このＸｅランプ３１の発光は光ファイバ３２を介して偏光子３３に導かれる。偏光子３３により偏光された光は、測定対象である薄膜試料Ｈの表面に特定の入射角で入射する。薄膜試料Ｈからの反射は、光弾性変調器（ＰＥＭ）３４を介して検光子３５に導かれる。なお、ＰＥＭ３４の位置は偏光子３３の後ろか検光子３５の前どちらでも可能である。
【００３９】
光弾性変調器（ＰＥＭ）３４により、反射光は５０ｋＨｚの周波数に位相変調されて、直線から楕円偏光までが作られる。そのため、数ミリ秒の分解能でΨ、Δが決定される。検光子３５の出力は光ファイバ３６を介して分光器３７に入力される。分光器３７は、波長ごとに測定を行い、測定結果をアナログ信号としてデータ取込機３８へ伝送する。データ取込機３８は、アナログ信号をデジタル信号に変換してコンピュータ４に送信する。
【００４０】
分光エリプソメトリでは、予め、薄膜試料Ｈの厚さ、光学定数等を解析変数とする光学モデルを構築しておき、分光エリプソメータに記録しておく。分光エリプソメータは、光学モデルのシミュレーションを行い、Ψ及びΔの参照データを生成する。分光エリプソメータは、測定データ及び参照データをフィッティングし、測定データに最も合致した参照データを与える光学モデルの解析変数を測定結果として出力する。測定データ及び参照データのフィッティングは、単純な差の比較でもよいし、最小二乗法による比較でもよい。また、フィッティング誤差を最小にするために、線形回帰解析を用いてもよい。
【００４１】
分光エリプソメータ３０に、上記のフィッティングを実行するコンピュータを含めてもよいが、実施の形態では、コンピュータ４が、受信した出力データに基づいて、上記のフィッティングを実行する。
【００４２】
＜コンピュータ＞
図６は、実施の形態におけるコンピュータ４のブロック図である。コンピュータ４は、制御部４１、ＲＯＭ（Read Only Memory）４２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３、通信部４４、操作部４５、表示部４６及び外部インタフェース４７を含む。
ＲＯＭ４２の内部にはプログラムが記録されている。制御部４１は、ＲＯＭ４２からプログラムを読み込み、各種処理を実行する。ＲＡＭ４３は、作業用の変数、測定データ等を一時的に記録する。例えば、通信部４４は、膜厚測定装置３から送信される膜厚に係るΨ、Δの信号を受信する。制御部４１は、測定データ及び参照データのフィッティングを実行し、薄膜試料Ｈの厚さを求める。制御部４１は、求めた薄膜試料Ｈの厚さをＲＡＭ４３に記録する。
【００４３】
操作部４５は、キーボード、マウス等の入力機器を含み、ユーザは操作部４５及び通信部４４を介してコンピュータ４を操作する。また、ユーザは操作部４５を介してテラヘルツ分光装置２及び膜厚測定装置３を操作することができる。表示部４６は、通信部４４及び操作部４５を介して入力されたデータ、制御部４１が実行した計算結果等を表示する。外部インタフェース４７は、図示しない外部の記録媒体と情報のやり取りをするインタフェースである。また、外部インタフェース４７はインターネットに接続することができるインタフェースでもある。
【００４４】
＜物性測定装置の動作＞
次に、実施の形態に係る物性測定装置１の動作について説明する。
ユーザは、基板Ｋのテラヘルツ帯の複素屈折率、基板Ｋの厚さ、真空の誘電率、薄膜試料Ｈについてのフリーキャリア以外の誘電率及び素電荷量を、操作部４５を介してＲＡＭ４３に記録する。あるいは、これらの数値は予めＲＯＭ４２に記録しておいてもよい。
【００４５】
ユーザは分光エリプソメータ３０に薄膜試料Ｈを設置し、コンピュータ４の操作部４５を介して偏光子３３から薄膜試料Ｈに偏光を入射する。制御部４１は、通信部４４を介してデータ取込機３８からΨ、Δの測定データを取得する。制御部４１は、測定データ及び参照データのフィッティングを実行し、薄膜試料Ｈの厚さを求める。制御部４１は、求めた薄膜試料Ｈの厚さをコンピュータ４のＲＡＭ４３に記録する。
【００４６】
なお、ユーザは操作部４５から手入力でＲＡＭ４３に薄膜試料Ｈの厚さを記録する形態であってもよい。その場合、分光エリプソメータ３０にフィッティングを実行するコンピュータを組み込む。ユーザは、分光エリプソメータ３０と一体になったコンピュータの表示部から薄膜試料Ｈの厚さを読み取り、読み取った薄膜試料Ｈの厚さを、操作部４５を介して手入力でＲＡＭ４３に記録する。
【００４７】
ユーザは薄膜試料Ｈを基板Ｋの表面に形成する。コンピュータ４の制御部４１は、レーザ２１にフェムト秒光パルスをビームスプリッタ２２に向けて射出させる。レーザパルスは、ビームスプリッタ２２によりポンプ光とプローブ光とに分けられる。ビームスプリッタ２２により分けられたポンプ光は偏光回転器２９により偏光方向が制御され、テラヘルツ波発生器２３に照射され、テラヘルツ波発生器２３はｐ偏光又はｓ偏光を放射する。
【００４８】
まず、ユーザはテラヘルツ波発生器２３から放射されるテラヘルツ波の偏光方向がｐ偏光になるように偏光回転器２９を調整する。
テラヘルツ波発生器２３は、ｐ偏光を放射する。テラヘルツ波発生器２３が放射したｐ偏光は、ミラー２７により反射され、基板Ｋの表面に形成された薄膜試料Ｈに数秒照射される。薄膜試料Ｈで反射した反射ｐ偏光は、ミラー２８により反射されてテラヘルツ波検出器２５で検出される。薄膜試料Ｈで反射した反射ｐ偏光がテラヘルツ波検出器２５に入射することにより、入射した反射ｐ偏光の電場強度に比例した電流がテラヘルツ波検出器２５に流れる。一方、プローブ光は、時間遅延機構２６により時間遅延が与えられ、テラヘルツ波検出器２５で検出される。
【００４９】
制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーを所定量だけ反射方向と反対の後方に移動し、所定の時間遅延を与えたプローブ光を用いて上記の処理を繰り返す。これにより、薄膜試料Ｈから反射する反射ｐ偏光の電場強度の時間変化がＲＡＭ４３に記録される。このように、テラヘルツ波検出器２５は、反射ｐ偏光の電場強度を示す信号をコンピュータ４へ送信する。制御部４１は、通信部４４を介してこの信号を受信し、この信号値を反射ｐ偏光の電場強度時間波形としてＲＡＭ４３に記録する。
【００５０】
次いで、ユーザはテラヘルツ波発生器２３から放射されるテラヘルツ波の偏光方向がｓ偏光になるように偏光回転器２９を調整する。
テラへツル波発生器２３は、ｓ偏光を放射する。テラヘルツ波発生器２３が放射したｓ偏光は、ミラー２７により反射され、基板Ｋの表面に形成された薄膜試料Ｈに数秒照射される。薄膜試料Ｈで反射したｓ偏光は、ミラー２８により反射されてテラヘルツ波検出器２５で検出される。薄膜試料Ｈで反射した反射ｓ偏光がテラヘルツ波検出器２５に入射することにより、入射した反射ｓ偏光の電場強度に比例した電流がテラヘルツ波検出器２５に流れる。一方、プローブ光は、時間遅延機構２６により時間遅延が与えられ、テラヘルツ波検出器２５で検出される。
【００５１】
制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーを所定量だけ反射方向と反対の後方に移動し、所定の時間遅延を与えたプローブ光を用いて上記の処理を繰り返す。これにより、薄膜試料Ｈから反射される反射ｓ偏光の電場強度の時間変化がＲＡＭ４３に記録される。このように、テラヘルツ波検出器２５は、反射ｓ偏光の電場強度を示す信号をコンピュータ４へ送信する。制御部４１は、通信部４４を介してこの信号を受信し、この信号値を反射ｓ偏光の電場強度時間波形としてＲＡＭ４３に記録する。
【００５２】
図７は、反射ｐ偏光の時間領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートであり、図８は、反射ｓ偏光の時間領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
先ず、反射ｐ偏光の時間領域の電場強度を求め、次いで、反射ｓ偏光の時間領域の電場強度を求める。
【００５３】
レーザ２１は、フェムト秒光パルスを薄膜試料Ｈに射出する（ステップＳ１０１）。これにより、薄膜試料Ｈは励起状態となり、薄膜試料Ｈのキャリア濃度が高まる。レーザ２１がレーザパルスを薄膜試料Ｈに射出するタイミングに合わせて、テラヘルツ波発生器２３は、ｐ偏光を薄膜試料Ｈに照射する（ステップＳ１０２）。制御部４１は、薄膜試料Ｈを反射した反射ｐ偏光の電場強度を示す信号をテラヘルツ波検出器２５から受け取り、ＲＡＭ４３に記録する（ステップＳ１０３）。
【００５４】
制御部４１は、反射ｐ偏光の電場強度の測定が所定回数測定したか否か判断する（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０４における所定回数は、例えば５０回である。制御部４１は、所定回数測定していないと判断した場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ステップＳ１０３に処理を戻す。制御部４１は、所定回数測定したと判断した場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、反射ｐ偏光の電場強度を夫々積算し、積算した値をＲＡＭ４３に記録する（ステップＳ１０５）。
【００５５】
制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にあるか否か判断する（ステップＳ１０６）。制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にないと判断した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、時間遅延機構２６の反射ミラーを所定量後方へ移動し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０２に処理を戻す。制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にあると判断した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ｓ偏光による処理に移行する。
【００５６】
レーザ２１がレーザパルスを薄膜試料Ｈに射出するタイミングに合わせて、テラヘルツ波発生器２３は、ｓ偏光を薄膜試料Ｈに照射する（ステップＳ１０８）。制御部４１は、薄膜試料Ｈを反射した反射ｓ偏光の電場強度を示す信号をテラヘルツ波検出器２５から受け取り、ＲＡＭ４３に記録する（ステップＳ１０９）。
【００５７】
制御部４１は、反射ｓ偏光の電場強度の測定が所定回数測定したか否か判断する（ステップＳ１１０）。なお、ステップＳ１１０における所定回数は、例えば５０回である。制御部４１は、所定回数測定していないと判断した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１０９に処理を戻す。制御部４１は、所定回数測定したと判断した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、反射ｓ偏光の電場強度を夫々積算し、積算した値をＲＡＭ４３に記録する（ステップＳ１１１）。
【００５８】
制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にあるか否か判断する（ステップＳ１１２）。制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にないと判断した場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、時間遅延機構２６の反射ミラーを所定量後方へ移動し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０８に処理を戻す。制御部４１は、時間遅延機構２６の反射ミラーが測定終了位置にあると判断した場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００５９】
制御部４１は、反射ｐ偏光の時間領域の電場強度をＲＡＭ４３から読み込み、読み込んだ電場強度をフーリエ変換により周波数領域の電場強度に変換し、ＲＡＭ４３に記録する。すなわち、制御部４１は、反射ｐ偏光の時間領域の電場強度を反射ｐ偏光の振幅スペクトル及び反射ｐ偏光の位相スペクトルに変換し、ＲＡＭ４３に記録する。また、制御部４１は、反射ｓ偏光の時間領域の電場強度をＲＡＭ４３から読み込み、読み込んだ電場強度をフーリエ変換により周波数領域の電場強度に変換し、ＲＡＭ４３に記録する。すなわち、制御部４１は、反射ｓ偏光の時間領域の電場強度を反射ｓ偏光の振幅スペクトル及び反射ｓ偏光の位相スペクトルに変換し、ＲＡＭ４３に記録する。
【００６０】
ここで制御部４１は、フーリエ変換を実行するにあたり、最初のメインパルスから最初の多重反射波が現れる時刻Δｔを式（１）より求める。そのため、制御部４１は、基板Ｋのテラヘルツ帯の複素屈折率の実部及び基板Ｋの厚さをＲＡＭ４３から読み込み、Δｔを算出する。制御部４１は、基板Ｋ及び薄膜Ｈにおける電場強度の時間波形をＲＡＭ４３から読み込む。制御部４１は、時間領域の各電場強度をΔｔまでの時間幅でフーリエ変換により周波数領域の電場強度に変換する。制御部４１は、基板Ｋ及び薄膜Ｈにおける周波数領域の電場強度をＲＡＭ４３に記録する。
【００６１】
図９は、基板Ｋ内の多重反射を除外した周波数領域の電場強度を求める手順を示すフローチャートである。
制御部４１は、基板Ｋの屈折率と基板Ｋの厚さとをＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ２０１）。制御部４１は、基板Ｋの屈折率及び厚さから、メインパルスの後に多重反射波が最初に現れる時間を算出する（ステップＳ２０２）。制御部４１は、薄膜試料Ｈにおける電場強度の時間波形をＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ２０３）。制御部４１は、ステップＳ２０２で求めた時間までの時間幅で、基板Ｋ及び薄膜試料Ｈを透過した透過波の電場強度の時間波形をフーリエ変換する（ステップＳ２０４）。制御部４１は、フーリエ変換して得られた基板Ｋ及び薄膜Ｈを透過した透過波の周波数領域の電場強度をＲＡＭ４３に記録し（ステップＳ２０５）、処理を終了する。
【００６２】
次に、反射ｐ偏光の振幅スペクトル及び位相スペクトル並びに反射ｓ偏光の振幅スペクトル及び位相スペクトルに基づいて、反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光の反射振幅比角Ψ及び位相差Δを求める。
【００６３】
制御部４１は、ＲＡＭ４３から反射ｐ偏光の振幅スペクトルと反射ｓ偏光の振幅スペクトルとを読み込み、それらの比（反射ｓ偏光／反射ｐ偏光）からΨを求める。ここで、|Ψ｜2 はエリプソメトリ信号スペクトルである。また、制御部４１は、ＲＡＭ４３から反射ｐ偏光の位相スペクトルと反射ｓ偏光の位相スペクトルとを読み込み、それらの比（反射ｓ偏光／反射ｐ偏光）からΔを求める。制御部４１は、Ψｅｘｐ（−ｉΔ）の測定値と試料の光学モデルから得られた計算値との差の絶対値を誤差関数とし、誤差関数を最小にする複素屈折率スペクトルＮ＝ｎ−ｉｋをフィッティングにより求める。この際、ＲＡＭ４３に記録されている薄膜試料Ｈの膜厚を利用する。フィッティングを用いることにより、Ψ及びΔの値から励起状態の薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトルＮS を求める。
【００６４】
尚、偏光回転器２９の回転速度を速めて、テラヘルツ波の偏光方向を高速に変調し、その周波数に同期した信号をロックイン増幅器（図示せず）によって検出することによって、エリプソメトリ信号スペクトルに対する外部雑音を除去することができ、キャリアに対する感度を向上させることができる。また、通常の透過及び反射測定の場合、試料の測定とリファレンス測定が必要であり、試料の移動に伴い位相シフトを精密に測定することが困難である。これに対して、反射ｐ偏光及び反射ｓ偏光を用いた本手法によれば、試料の移動を伴うリファレンス測定が不要となるため、そのような問題は生じない。
【００６５】
次いで、制御部４１は、以下の手順により、複素屈折率スペクトルに基づいて複素電気伝導度スペクトルを計算する。
制御部４１は、ＲＡＭ４３から薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトルを読み込む。制御部４１は、ＲＡＭ４３から読み込んだ薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトルを用いて、薄膜試料Ｈの複素誘電率及び薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルを算出する。ここで制御部４１は、複素誘電率と複素屈折率スペクトルとの関係を示す式（２）〜式（４）及び複素誘電率と複素電気伝導度スペクトルとの関係を示す式（５）〜式（７）より、薄膜試料Ｈの複素誘電率及び薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルを算出する。
【００６６】
ε＝Ｎ2 ・・・（２）
ε1 ＝ｎ2 −κ2 ・・・（３）
ε2 ＝２ｎκ ・・・（４）
ただし、εは複素誘電率であり、ε＝ε 1−ｉε 2である。
【００６７】
【数１】
【００６８】
ただし、ε0 は真空の誘電率、ε∞はフリーキャリア以外の誘電率である。また、σは複素電気伝導度スペクトルであり、σ＝σ1 −ｉσ2 である。
【００６９】
制御部４１は、真空の誘電率及びフリーキャリア以外の誘電率をＲＡＭ４３から読み込み、読み込んだ真空の誘電率及びフリーキャリア以外の誘電率を上記の計算に使用する。
制御部４１は、算出した薄膜試料Ｈの複素誘電率及び薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルをＲＡＭ４３に記録する。
【００７０】
制御部４１は、薄膜試料Ｈのキャリア移動度を決定する。その決定方法は、測定から求めた薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルと、電気伝導モデルにより計算した複素電気伝導度スペクトルとの差が最小となるように、薄膜試料Ｈのキャリア移動度を算出するパラメータを決定する。ここで使用可能な電気伝導モデルには、ドルーデモデル、拡張ドルーデモデル、局在化ドルーデモデル及びドルーデ−スミスモデルが含まれる。
【００７１】
古典的電子ガスモデルであるドルーデモデルは、シリコン、ＧａＡｓ、一般的な半導体材料等に有効である。拡張ドルーデモデルは、電子相関が強い材料（高温超電導体など）に有効である。キャリアの局在化を考慮した局在化ドルーデモデルは、有機導電性材料等に有効である。ドルーデ−スミスモデルは、シリコンナノクリスタル等に有効である。以下では、ドルーデモデルを用いてキャリア移動度を決定する例について説明する。
【００７２】
ドルーデモデルにより与えられる複素電気伝導度スペクトルσ（ω）は、式（８）で示される。
【００７３】
【数２】
【００７４】
ただし、Ｎc はキャリア濃度、ｅは素電荷量、τはキャリアの散乱時間、ｍ* は有効質量、Γ（＝１／τ）は散乱確率である。また、ω p2 はプラズマ周波数であり、式（９）で示される。
ここで、キャリア濃度Ｎc は、薄膜試料の吸収係数及び励起レーザであるフェムト秒光パルスの波長から推定する。
【００７５】
【数３】
【００７６】
式（１０）は、測定から求めた薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルσ（ω）と、式（８）により与えられる薄膜試料Ｈの複素電気伝導度スペクトルとの差からなる誤差関数Ｇ（ω）である。
【００７７】
【数４】
【００７８】
制御部４１は、上記で算出した複素電気伝導度スペクトルをＲＡＭ４３から読み出し、式（９）のσ（ω）に代入する。また制御部４１は、真空の誘電率、素電荷量をＲＡＭ４３から読み込み、式（１０）に代入する。
【００７９】
制御部４１は、薄膜試料Ｈのキャリア濃度と、有効質量と、キャリアの散乱時間又は散乱確率とを変更しながら誤差関数Ｇ（ω）を計算し、誤差関数Ｇ（ω）の最小値を与える薄膜試料Ｈのキャリア濃度と、有効質量と、キャリアの散乱時間又は散乱確率とを決定する。
【００８０】
なお、誤差関数Ｇ（ω）の最小値及び上記パラメータを決定するにあたり、線形計画法のシンプレックス法等により計算の高速化を図ってもよい。また、誤差関数Ｇ（ω）の計算値が所定値より小さくなった場合、又は誤差関数Ｇ（ω）の計算回数が所定回数を超えた場合、計算を終了することにより、計算の高速化を図ってもよい。
【００８１】
以上は、電気伝導モデルにドルーデモデルを適用した場合のパラメータの決定である。制御部４１は、同様のパラメータ決定を拡張ドルーデモデル、局在化ドルーデモデル及びドルーデ−スミスモデルについても実行し、誤差関数Ｇ（ω）が最小となる電気伝導モデル及びパラメータを決定する。
尚、薄膜が有機半導体の場合には、局在化ドルーデモデルだけを適用してもよい。
制御部４１は、決定した電気伝導モデルと、薄膜試料Ｈのキャリア濃度と、有効質量と、キャリアの散乱時間又は散乱確率とをＲＡＭ４３に記録する。
【００８２】
制御部４１は、ＲＡＭ４３から素電荷量と、有効質量と、キャリアの散乱時間又は散乱確率とを読み込み、式（１１）からキャリア移動度を算出し、算出したキャリア移動度をＲＡＭ４３に記録する。
【００８３】
【数５】
【００８４】
ただし、μはキャリア移動度である。
【００８５】
図１０は、薄膜試料Ｈの電気的特性値を求める手順を示すフローチャートである。
制御部４１は、薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトルをＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ３０１）。制御部４１は、真空の誘電率及びフリーキャリア以外の誘電率をＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ３０２）。制御部４１は、読み込んだ薄膜試料Ｈの複素屈折率スペクトル、真空の誘電率及びフリーキャリア以外の誘電率に基づいて、薄膜試料Ｈの複素誘電率及び複素電気伝導度スペクトルを算出する（ステップＳ３０３）。
【００８６】
制御部４１は、未選択の電気伝導モデルをドルーデモデル、拡張ドルーデモデル、局在化ドルーデモデル及びドルーデ−スミスモデルの中から１つ選択する（ステップＳ３０４）。制御部４１は、算出した複素電気伝導度スペクトルを、テラヘルツ波から測定した複素電気伝導度スペクトルと選択した電気伝導モデルから計算される複素電気伝導度スペクトルとの差からなる誤差関数Ｇ（ω）に代入する（ステップＳ３０５）。制御部４１は、誤差関数Ｇ（ω）に代入するパラメータをＲＡＭ４３から読み込む（ステップＳ３０６）。制御部４１は、誤差関数Ｇ（ω）に読み込んだパラメータを代入する（ステップＳ３０７）。制御部４１は、読み込んだパラメータ以外のパラメータを変更しながら誤差関数Ｇ（ω）を計算する（ステップＳ３０８）。
【００８７】
制御部４１は、全ての電気伝導モデルについて誤差関数Ｇ（ω）を計算したか否か判断する（ステップＳ３０９）。制御部４１は、全ての電気伝導モデルについて誤差関数Ｇ（ω）を計算していないと判断した場合（ステップＳ３０９：ＮＯ）、別の電気伝導モデルについて誤差関数Ｇ（ω）を計算するため、ステップＳ３０４に処理を戻す。制御部４１は、全ての電気伝導モデルについて誤差関数Ｇ（ω）を計算したと判断した場合（ステップＳ３０９：ＹＥＳ）、誤差関数Ｇ（ω）が最小となる電気伝導モデル及びそのパラメータを決定する（ステップＳ３１０）。制御部４１は、決定した電気伝導モデルのパラメータに基づいて薄膜試料Ｈのキャリア移動度を算出し（ステップＳ３１１）、処理を終了する。
【００８８】
尚、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、上記した意味ではなく、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及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】
【００８９】
１ 物性測定装置
２ テラヘルツ分光装置
３ 膜厚測定装置
４ コンピュータ
２１ レーザ
２２ ビームスプリッタ
２３ テラヘルツ波発生器
２４ 試料保持部
２５ テラヘルツ波検出器
２６ 時間遅延機構
２７ ミラー
２８ ミラー
２９ 偏光回転器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜の物性を測定する装置において、
光パルスを発生する光源と、
前記薄膜を励起する励起手段と、
前記光源が発生する光パルスの偏光方向を制御する制御手段と、
該制御手段により制御された光パルスを受光することによりｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記励起手段により励起された薄膜に該テラヘルツ波を照射する照射手段と、
該照射手段により前記テラヘルツ波が照射された薄膜で反射したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を検出する検出手段と、
該検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波夫々の振幅及び位相スペクトルを算出する第一算出手段と、
該第一算出手段が算出した振幅及び位相スペクトルに基づいて、前記検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を算出する第二算出手段と、
該第二算出手段により算出された振幅比及び位相差に基づいて、前記薄膜の複素屈折率スペクトルを算出する第三算出手段と
を備えることを特徴とする物性測定装置。
【請求項２】
前記第三算出手段により算出された複素屈折率スペクトルに基づいて、前記薄膜の複素電気伝導度スペクトルを算出する第四算出手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の物性測定装置。
【請求項３】
前記第四算出手段により算出された複素電気伝導度スペクトルに基づいて、前記薄膜のキャリア濃度を算出する手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の物性測定装置。
【請求項４】
前記光源は、フェムト秒光パルスを発生するようにしてあることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の物性測定装置。
【請求項５】
前記光源は、レーザ光源であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の物性測定装置。
【請求項６】
薄膜の物性を測定する方法において、
ｐ偏光のテラヘルツ波を前記薄膜に照射し、該薄膜で反射したｐ偏光のテラヘルツ波の特性を求める第一ステップと、
ｓ偏光のテラヘルツ波を前記薄膜に照射し、該薄膜で反射したｓ偏光のテラヘルツ波の特性を求める第二ステップと、
前記第一及び第二ステップにより求められたｐ偏光及びｓ偏光のテラへツル波の特性に基づいて、前記薄膜の物性を算出する第三ステップと
を含み、
前記第一ステップは、
光源が発生する光パルスを第一の偏光方向に設定する第一設定ステップと、
該第一設定ステップにより設定された第一の偏光方向の光パルスを受光することによりｐ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記薄膜に照射する照射ステップと、
前記薄膜を励起する励起ステップと、
該励起ステップにより励起された薄膜で反射したｐ偏光のテラヘルツ波を検出する第一検出ステップと、
該第一検出ステップにより検出されたｐ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルを算出する第一算出ステップと
を含み、
前記第二ステップは、
前記光源が発生する光パルスを第二の偏光方向に設定する第二設定ステップと、
該第二設定ステップにより設定された第二の偏光方向の光パルスを受光することによりｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記薄膜に照射する照射ステップと、
前記励起ステップにより励起された薄膜で反射したｓ偏光のテラヘルツ波を検出する第二検出ステップと、
該第二検出ステップにより検出されたｓ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルを算出する第二算出ステップと
を含み、
前記第三ステップは、
前記第一及び第二算出ステップにより算出したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルに基づいて、前記第一及び第二検出ステップにより検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を算出する第三算出ステップと、
該第三算出ステップにより算出された振幅比及び位相差に基づいて、前記薄膜の複素屈折率スペクトルを算出する第四算出ステップと
を含むことを特徴とする物性測定方法。
【請求項７】
前記第四算出ステップにより算出された複素屈折率スペクトルに基づいて、前記薄膜の複素電気伝導度スペクトルを算出する第五算出ステップを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の物性測定方法。
【請求項８】
前記第五算出ステップにより算出された複素電気伝導度スペクトルに基づいて、前記薄膜のキャリア濃度を算出するステップを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の物性測定方法。
【請求項１】
薄膜の物性を測定する装置において、
光パルスを発生する光源と、
前記薄膜を励起する励起手段と、
前記光源が発生する光パルスの偏光方向を制御する制御手段と、
該制御手段により制御された光パルスを受光することによりｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記励起手段により励起された薄膜に該テラヘルツ波を照射する照射手段と、
該照射手段により前記テラヘルツ波が照射された薄膜で反射したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波を検出する検出手段と、
該検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波夫々の振幅及び位相スペクトルを算出する第一算出手段と、
該第一算出手段が算出した振幅及び位相スペクトルに基づいて、前記検出手段により検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を算出する第二算出手段と、
該第二算出手段により算出された振幅比及び位相差に基づいて、前記薄膜の複素屈折率スペクトルを算出する第三算出手段と
を備えることを特徴とする物性測定装置。
【請求項２】
前記第三算出手段により算出された複素屈折率スペクトルに基づいて、前記薄膜の複素電気伝導度スペクトルを算出する第四算出手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の物性測定装置。
【請求項３】
前記第四算出手段により算出された複素電気伝導度スペクトルに基づいて、前記薄膜のキャリア濃度を算出する手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の物性測定装置。
【請求項４】
前記光源は、フェムト秒光パルスを発生するようにしてあることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の物性測定装置。
【請求項５】
前記光源は、レーザ光源であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の物性測定装置。
【請求項６】
薄膜の物性を測定する方法において、
ｐ偏光のテラヘルツ波を前記薄膜に照射し、該薄膜で反射したｐ偏光のテラヘルツ波の特性を求める第一ステップと、
ｓ偏光のテラヘルツ波を前記薄膜に照射し、該薄膜で反射したｓ偏光のテラヘルツ波の特性を求める第二ステップと、
前記第一及び第二ステップにより求められたｐ偏光及びｓ偏光のテラへツル波の特性に基づいて、前記薄膜の物性を算出する第三ステップと
を含み、
前記第一ステップは、
光源が発生する光パルスを第一の偏光方向に設定する第一設定ステップと、
該第一設定ステップにより設定された第一の偏光方向の光パルスを受光することによりｐ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記薄膜に照射する照射ステップと、
前記薄膜を励起する励起ステップと、
該励起ステップにより励起された薄膜で反射したｐ偏光のテラヘルツ波を検出する第一検出ステップと、
該第一検出ステップにより検出されたｐ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルを算出する第一算出ステップと
を含み、
前記第二ステップは、
前記光源が発生する光パルスを第二の偏光方向に設定する第二設定ステップと、
該第二設定ステップにより設定された第二の偏光方向の光パルスを受光することによりｓ偏光のテラヘルツ波を発生し、前記薄膜に照射する照射ステップと、
前記励起ステップにより励起された薄膜で反射したｓ偏光のテラヘルツ波を検出する第二検出ステップと、
該第二検出ステップにより検出されたｓ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルを算出する第二算出ステップと
を含み、
前記第三ステップは、
前記第一及び第二算出ステップにより算出したｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅及び位相スペクトルに基づいて、前記第一及び第二検出ステップにより検出されたｐ偏光及びｓ偏光のテラヘルツ波の振幅比及び位相差を算出する第三算出ステップと、
該第三算出ステップにより算出された振幅比及び位相差に基づいて、前記薄膜の複素屈折率スペクトルを算出する第四算出ステップと
を含むことを特徴とする物性測定方法。
【請求項７】
前記第四算出ステップにより算出された複素屈折率スペクトルに基づいて、前記薄膜の複素電気伝導度スペクトルを算出する第五算出ステップを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の物性測定方法。
【請求項８】
前記第五算出ステップにより算出された複素電気伝導度スペクトルに基づいて、前記薄膜のキャリア濃度を算出するステップを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の物性測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２０８０９８（Ｐ２０１２−２０８０９８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７６０６３（Ｐ２０１１−７６０６３）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５０３３５９８２１）独立行政法人理化学研究所 (1,056)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５０３３５９８２１）独立行政法人理化学研究所 (1,056)
【Ｆターム（参考）】
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