CN101738168A - 光学测定装置、程序及测量方法 - Google Patents

Abstract

一种光学测定装置，能够遍及试样的测定对象区域而容易地计算各层的膜厚或者光学常数。第一测定机构在将测量位置移动到所存储的一个第一基准位置之后，对光的偏光状态进行测定。辅助测定机构在将测量位置移动到根据与所存储的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置之后，对光的偏光状态进行测定。第一计算机构根据与存储于存储部中的第一基准位置相对应的第一模型及由第一测定机构所测定的光的偏光状态而进行拟合，以计算出膜厚或者光学常数。同样地，辅助计算机构根据与存储于存储部中的辅助基准位置相对应的辅助模型及由辅助测定机构所测定的光的偏光状态而进行拟合，以计算出膜厚或者光学常数。

Description

光学测定装置、程序及测量方法

技术领域

本发明涉及一种对试样的膜厚或者光学常数(optical constant)进行测量的光学测定装置、使光学测定装置所具有的电脑发挥功能的程序(program)及测量方法。

背景技术

众所周知有一种分光椭率计(ellipsometer)，通过对试样照射光并对所反射的光的偏光状态进行测量来计算各层的膜厚及光学常数。对于半导体等的层叠物，为了确认特性而利用分光椭率计进行光照射，以计算出膜厚及光学常数(例如，参照专利文献1)。

[专利文献1]日本专利特开2004-286468号公报

然而，包括专利文献1在内的以往的测量装置中，存在着用于确认特性的测量需要花费大量的工夫和时间的问题。并且，在专利文献1所记载的装置中，在氧化物/氮化物/氧化物(Oxide Nitride Oxide，ONO)膜等的多层膜的膜厚及光学常数的计算时，需要复杂的处理及条件设定等。因此，难以效率良好地测量在晶片(wafer)上遍及大范围区域而分散配置的ONO膜。

发明内容

本发明是鉴于上述情况开发而成，目的在于提供一种光学测定装置，其通过利用分散配置着一部分共用的多个层叠体的试样的特性，能够遍及试样的测定对象区域而容易地计算出各层的膜厚或者光学常数、本发明另提供一种使光学测定装置所具有的电脑发挥功能的程序、以及测量方法。

本案所揭示的光学测定装置是一种对试样的膜厚或者光学常数进行测量的光学测定装置，其特征在于包括：存储机构，将应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量存储于存储部；第一测定机构，使测量位置移动到存储在所述存储部中的一个第一基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定；辅助测定机构，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定；第一计算机构，根据与存储在所述存储部中的第一基准位置相对应的第一模型(model)及由所述第一测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数；以及辅助计算机构，根据与所述存储部中所存储的辅助基准位置相对应的辅助模型及由所述辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

本案所揭示的光学测定装置的特征在于：所述第一测定机构被构成为在所述一个第一基准位置进行测定之后，使测量位置移动到存储在所述存储部中的另一个第一基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定，所述辅助测定机构被构成为在根据与所述一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置进行测定之后，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的另一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定。

本案所揭示的光学测定装置的特征在于包括：当由所述第一计算机构所计算出的膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数的规定范围外时，将所对应的第一基准位置及表示异常的信号予以输出的机构；以及当由所述辅助计算机构所计算出的膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数的规定范围外时，将所对应的辅助基准位置及表示异常的信号予以输出的机构。

本案所揭示的光学测定装置是一种对试样的膜厚或者光学常数进行测量的光学测定装置，其特征在于包括：存储机构，将应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量存储于存储部；第一测定机构，使测量位置移动到所述存储部中所存储的一个第一基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定；辅助测定机构，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定；将与存储在所述存储部中的第一基准位置相对应的第一模型及与所述辅助基准位置相对应的辅助模型双方共用的参数存储于所述存储部的机构；以及计算机构，根据包含所述存储部中所存储的共用的参数的第一模型及辅助模型、以及由所述第一测定机构所测定的光的状态变化及由所述辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

本案所揭示的光学测定装置的特征在于：所述第一测定机构被构成为在所述一个第一基准位置进行测定之后，使测量位置移动到存储在所述存储部中的另一个第一基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定，所述辅助测定机构被构成为在根据与所述一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置进行测定之后，使测量位置移动到根据与所述存储部中所存储的另一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定。

本案所揭示的光学测定装置的特征在于包括：当由所述计算机构所计算出的膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数的规定范围外时，将所对应的第一基准位置或者辅助基准位置、及表示异常的信号予以输出的机构。

本案所揭示的光学测定装置的特征在于：将所述第一模型及辅助模型双方共用的至少一层的膜厚作为共用的参数，所述计算机构被构成为根据具有包括所述一层的膜厚的共用的参数的第一模型及辅助模型、以及由所述第一测定机构所测定的光的状态变化及由所述辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出所述第一基准位置及所述辅助基准位置上的膜厚或者光学常数。

本案所揭示的程序是一种使光学测定装置所具有的电脑发挥功能的程序，其特征在于使电脑执行如下的步骤：第一测定步骤，使测量位置移动到存储在存储部中的一个第一基准位置，照射光并利用电脑的控制部来对所反射的光的状态变化进行测定，所述存储部存储着应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量；辅助测定步骤，使测量位置移动到根据与所述存储部中所存储的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并利用所述控制部来对所反射的光的状态变化进行测定；第一计算步骤，根据与所述存储部中所存储的第一基准位置相对应的第一模型及通过所述第一测定步骤所测定的光的状态变化进行分析，利用所述控制部来计算出膜厚或者光学常数；以及辅助计算步骤，根据与所述存储部中所存储的辅助基准位置相对应的辅助模型及通过所述辅助测定步骤所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

本案所揭示的程序是使光学测定装置所具有的电脑发挥功能的程序，其特征在于使电脑执行如下的步骤：第一测定步骤，使测量位置移动到存储在存储部中的一个第一基准位置，照射光并利用电脑的控制部来对所反射的光的状态变化进行测定，所述存储部存储着应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量；辅助测定步骤，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并利用所述控制部来对所反射的光的状态变化进行测定；以及计算步骤，根据包含与存储在所述存储部中的所述第一基准位置相关的所述第一模型及与所述辅助基准位置相对应的辅助模型双方共用的参数的第一模型及辅助模型、以及由所述第一测定机构所测定的光的状态变化及由所述辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

本案所揭示的测量方法是一种利用具有控制部的光学测定装置来对试样的膜厚或者光学常数进行测量的测量方法，其特征在于包括：第一测定步骤，使测量位置移动到存储在存储部中的一个第一基准位置，照射光并利用所述控制部来对所反射的光的状态变化进行测定，所述存储部存储着应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量；辅助测定步骤，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并利用所述控制部来对所反射的光的状态变化进行测定；第一计算步骤，根据与存储在所述存储部中的第一基准位置相对应的第一模型及通过所述第一测定步骤所测定的光的状态变化进行分析，利用所述控制部来计算出膜厚或者光学常数；以及辅助计算步骤，根据与存储在所述存储部中的辅助基准位置相对应的辅助模型及通过所述辅助测定步骤所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

根据本案所揭示的光学测定装置，在存储部中预先存储着应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量。第一测定机构在使测量位置移动到所存储的一个第一基准位置后，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定。辅助测定机构在使测量位置移动到根据与所存储的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置后，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定。第一计算机构根据与存储在存储部中的第一基准位置相对应的第一模型及由第一测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。同样地，辅助计算机构根据与存储在存储部中的辅助基准位置相对应的辅助模型及由辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

根据本案所揭示的光学测定装置，为了对接下来的多个层叠体也同样地进行测定，在一个第一基准位置进行测定后，使测量位置移动到存储部中所存储的另一个第一基准位置之后，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定。同样地，在根据与一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置进行测定后，使测量位置移动到根据与存储在存储部中的另一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置之后，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定。

根据本案所揭示的光学测定装置，当由第一计算机构所计算出的膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数的规定范围外时，将所对应的第一基准位置及表示异常的信号予以输出。并且，当由辅助计算机构所计算出的膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数的规定范围外时，将所对应的辅助基准位置及表示异常的信号予以输出。

根据本案所揭示的光学测定装置，在存储部中预先存储着第一模型及辅助模型双方共用的参数。计算机构根据包含存储在存储部中的共用的参数的第一模型及辅助模型、以及由第一测定机构所测定的光的状态变化及由辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

[发明的效果]

根据该光学测定装置的一观点，根据与第一基准位置相对应的第一模型及测定出的光的状态变化进行分析，以计算出第一基准位置的膜厚或者光学常数。并且，根据与存储在存储部中的辅助基准位置相对应的辅助模型及测定出的光的状态变化进行分析，以计算出辅助基准位置的膜厚或者光学常数。由此，可容易地计算出分散配置着一部分共用的多个层叠体的试样的各层叠体的膜厚或者光学常数。因此，本发明可起到优异的效果，例如只要载置一次试样，便可遍及试样的测定对象区域而掌握有异常的层叠体的位置及特性。

附图说明

图1是表示光学测定装置的硬件构成的框图。

图2(a)，图2(b)是表示试样的平面的平面图。

图3是表示试样的截面的截面示意图。

图4(a)，图4(b)是表示其他形态的试样的平面的平面图。

图5是表示移动量输入画面的影像的说明图。

图6是表示坐标值文件的记录布局的说明图。

图7是表示相关信息输入画面的影像的说明图。

图8是表示结果DB的记录布局的说明图。

图9是表示测定处理的顺序的流程图。

图10是表示测定处理的顺序的流程图。

图11是表示拟合处理的顺序的流程图。

图12是表示拟合处理的顺序的流程图。

图13是表示拟合处理的顺序的流程图。

图14是表示实施方式2的光学测定装置的硬件构成的框图。

图15是表示实施方式2的试样的平面的平面图。

图16是表示实施方式2的试样的截面的截面示意图。

图17是表示实施方式2的坐标值文件的记录布局的说明图。

图18是表示实施方式2的移动量输入画面的影像的说明图。

图19是表示实施方式2的结果DB的记录布局的说明图。

图20是表示实施方式2的结果显示画面的影像的说明图。

图21是表示实施方式2的坐标值的存储处理顺序的流程图。

图22是表示实施方式2的测定处理的顺序的流程图。

图23是表示实施方式2的测定处理的顺序的流程图。

图24是表示实施方式2的膜厚及光学常数的计算顺序的流程图。

图25是表示实施方式2的膜厚及光学常数的计算顺序的流程图。

图26是表示实施方式2的膜厚及光学常数的计算顺序的流程图。

图27是表示实施方式2的异常检测处理的顺序的流程图。

图28是表示实施方式2的异常检测处理的顺序的流程图。

图29是表示实施方式2的异常检测处理的顺序的流程图。

图30是表示实施方式3的分光椭率计的硬件构成的框图。

图31是表示实施方式3的相关信息输入画面的影像的说明图。

图32是表示实施方式3的拟合处理的顺序的流程图。

图33是表示实施方式3的拟合处理的顺序的流程图。

图34是表示实施方式3的拟合处理的顺序的流程图。

图35是表示实施方式4的试样的截面的截面示意图。

图36是表示实施方式4的移动量输入画面的影像的说明图。

图37是表示实施方式4的坐标值文件的记录布局的说明图。

图38是表示实施方式4的相关信息输入画面的影像的说明图。

图39是表示实施方式4的测定处理的顺序的流程图。

图40是表示实施方式4的测定处理的顺序的流程图。

图41是表示实施方式4的拟合处理的顺序的流程图。

图42是表示实施方式4的拟合处理的顺序的流程图。

图43是表示实施方式4的拟合处理的顺序的流程图。

图44是表示实施方式5的分光椭率计的构成的框图。

图45(a)，图45(b)是表示试样的另一形态的平面的平面图。

图46是表示共用膜的异常检测处理的顺序的流程图。

图47是表示共用膜的异常检测处理的顺序的流程图。

[符号的说明]

1分光椭率计         1A便携式记录媒体

2氙气灯             3光照射器

3a偏光器            4载物台

4a载物台面                     5光获取器

5a光弹性调变器(PEM)            5b检偏器

6轨道                          7分光器

8数据导入机                    9马达控制机

10电脑                         11CPU

11e时钟部                      12RAM

13输入部                       14显示部

15存储部                       15a第一光导纤维电缆

15b第二光导纤维电缆            17开关控制电路

30套组                         31第一层叠体

32第二层叠体                   33第三层叠体

41确定按钮                     50试样

51基板                         100芯片

101测试图案                    102划线

151坐标值文件                  152结果DB

153模型文件                    154相关文件

300共用膜                      300c下层用的复选框

301第一膜                      301c上层用的复选框

302第二膜                      303第三膜

304第四膜                      C1第一基准位置

C2第二基准位置                 C3第三基准位置

M1～M6第一马达～第六马达       H垂线

具体实施方式

以下参照附图来对本发明的实施方式进行说明。图1是表示光学测定装置的硬件构成的框图。对光的状态变化进行测定的光学测定装置1是使用例如分光椭率计、偏光计(polarimeter)、干涉仪(interferometer)、或者将这些仪器组合而成的装置。以下对使用分光椭率计1来作为光学测定装置1的示例进行说明。分光椭率计1包含氙气灯(xenon lamp)2、光照射器3、载物台(stage)4、光获取器5、分光器(spectroscope)7、数据导入机8、马达控制机9、开关控制电路17及电脑10等而构成。分光椭率计1对分散配置有一套组(set)的试样50进行测量，所述一套组是将具有一部分共用的层的多个层叠体呈规则性地配置而成。

分光椭率计1对层叠着多个膜的试样50照射已偏光的光，并且获取由试样50所反射的光并对所反射的光的偏光状态进行测定，并根据所述测定结果和与试样50相对应的模型来对试样50的各膜层的特性进行分析。图2是表示试样50的平面的平面图，图3是表示试样50的截面的截面示意图。试样50包含基板51及多个套组30。试样50使用例如ONO膜。基板51是例如硅晶片，在基板51上层叠着共用膜300。共用膜300是例如氧化硅膜。在共用膜300的大致中央部层叠着第二膜302，在共用膜300的端部，即，在与第二膜302相邻接的位置层叠着第三膜303。

第二膜302及第三膜303是例如氮化硅膜等。在第三膜303的上侧进而层叠着第四膜304。第四膜304使用例如氧化硅膜等。第一层叠体31至第三层叠体33在截面观察时如图3所示呈阶梯状。再者，在本实施方式中，举出了氧化硅膜及氮化硅膜来作为示例，但仅仅为一例，本发明并不限于这些材料。并且，层数虽是设为三层来进行说明，但也并不限于三层。此外，ONO虽是使用Si基板，但是薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)元件等的硅绝缘体(Silicon On Insulator，SOI)基板、塑料(plastic)等的透明基板、或者可挠性金属基板等也可同样适用，不仅在半导体领域适用，而且在平板显示器(Flat Fanel Display，FPD)领域内也可同样适用。利用共用膜300来形成第一层叠体31，利用共用膜300和第二膜302来形成第二层叠体32，利用共用膜300、第三膜303和第四膜304来形成第三层叠体33。再者，在本实施方式中，举ONO膜为例来进行说明，但仅仅为一例，本发明并不限于此。此外，在本实施方式中示出了第一层叠体31、第二层叠体32及第三层叠体33为连结着的示例，但是并不限于此。也可以将第一层叠体31、第二层叠体32及第三层叠体33空开规定间隔而相互独立地形成于基板51上。这点在后述的其他实施方式中也是同样。在这种情况下，在基板51上层叠着三个分离的第一共用膜300、第二共用膜300和第三共用膜300。第一共用膜300成为第一层叠体31。在第二共用膜300上形成第二膜302来成为第二层叠体32。在第三共用膜300上形成第三膜303，进而在所述第三膜303上形成第四膜304，从而成为第三层叠体33。

图2(a)是表示整个试样50的平面图，图2(b)是将图2(a)的一部分加以放大的放大平面图。在基板51上呈格子状配置着多个大致正方形状的多个芯片100。芯片100与芯片100之间经由划线(scribe line)102而空开规定间隔地配置着。以下，设为如下的情况来进行说明：将图2(b)中的基板51的平面图左上侧设为原点坐标(0，0)，从原点朝向右侧的方向设为x轴正方向，从原点朝向下侧的方向设为y轴正方向。多个套组30是呈规则性地分散形成于划线102上的规定的坐标位置。在本实施方式中，举出在芯片100的左右的划线102、102上形成套组30、30的示例来进行说明。在对第一层叠体31进行测定时，以第一基准位置C1即第一基准坐标为中心来进行测定。在对第二层叠体32进行测定时，以辅助基准位置C2即辅助基准坐标为中心来进行测定。同样地，在对第三层叠体33进行测定时，以辅助基准位置C3即辅助基准坐标为中心来进行测定。再者，在本实施方式中，将测定位置设为第一层叠体31至第三层叠体33的大致中心，但仅为一例，本发明并不限于此。第一层叠体31的形成位置即第一基准坐标已被预先存储。并且，套组30也可以不设置在划线102上，而设置在测试图案(test pattern)上。图4是表示其他形态的试样50的平面的平面图。图4(a)是表示整个试样50的平面图，图4(b)是将图4(a)的一部分加以放大的放大平面图。在基板51的外周的多个部位设置着多个测试图案101。也可以在所述各测试图案101上形成套组30。

回到图1，对分光椭率计1的硬件构成进行说明。对上述构造的试样50的第一层叠体31至第三层叠体33进行分析的分光椭率计1，大致可划分为包含由一对光照射器3和光获取器5所构成的测定器的测定分析系统的部分以及驱动系统部分。分光椭率计1中，作为测定分析系统的部分，将氙气灯2及光照射器3用第一光导纤维电缆(optical fiber cable)15a加以连接。分光椭率计1向载置于载物台4上的试样50照射已偏光的状态的光而使光入射，并且利用光获取器5来导入由试样50所反射的光。光获取器5经由第二光导纤维电缆15b而与分光器7相连接，分光器7对每个波长来进行测定，并将测定结果作为模拟信号而传送到数据导入机8。数据导入机8将模拟信号转换成所需值并传送到电脑10。电脑10进行分析。

并且，分光椭率计1中，作为驱动系统部分，在载物台4、光照射器3、光获取器5及分光器7上分别设置着第一马达M1～第六马达M6。利用与电脑10相连接的马达控制机9来对第一马达M1～第六马达M6的驱动进行控制，以此来将载物台4、光照射器3、光获取器5及分光器7变更为与测定相应的适当的位置、姿态。马达控制机9根据从电脑10所输出的指示来进行第一马达M1～第六马达M6的驱动控制。

其次，依次对分光椭率计1的上述各部分进行详细说明。首先，氙气灯2是光源，产生包含多个波长成分的白色光，并将所产生的白色光经由第一光导纤维电缆15a而传送到光照射器3。光照射器3配置在半圆弧状的轨道(rail)6上且内部具有偏光器(polarizer)3a，利用偏光器3a将白色光加以偏光后，将偏光状态的光照射向试样50。并且，光照射器3通过驱动第四马达M4而沿着轨道6移动，从而可以调整所照射的光的相对于载物台4的载物台面4a的垂线H的角度(入射角度φ)。

载物台4可滑动地配置于移动轨道部(未图示)，可以通过第一马达M1～第三马达M3的驱动而使载物台4分别朝向图1中的x轴方向、y轴方向(与图1的纸面正交的方向)及成为高度方向的z方向移动。通过载物台4的移动，来适当地变更使光朝向试样50入射的部位，以进行试样50的面分析。再者，在本实施方式中是举出使载物台4朝向x轴方向及y轴方向移动的示例来进行说明，但是本发明并不限于此。例如，也可以将载物台4加以固定而使光照射器3和光获取器5移动，从而使照射位置朝向x轴方向及y轴方向移动。并且，载物台4的载置试样50用的载物台面4a是形成为黑色，以防止光的反射。

光获取器5获取由试样50所反射的光，并对所获取的光的偏光状态进行测定。光获取器5与光照射器3同样地配置在轨道6上，且内置着光弹性调变器(Photo Elastic Modulator，PEM)5a及检偏器(Analyzer)5b，将由试样50所反射的光经由PEM5a而导向检偏器5b。光获取器5可以通过第五马达M5的驱动而沿着轨道6移动。光获取器5是由马达控制机9来控制，以联动于光照射器3的移动而使反射角度φ与入射角度φ成为相同角度。再者，内置于光获取器5中的PEM5a通过以所需频率(例如50kHz)来对所导入的光进行相位调变，从而由直线偏光获得椭圆偏光。并且，检偏器5b从经PEM5a相位调变的各种偏光之中选择性地获取偏光来进行测定。

分光器7内置着反射镜、衍射光栅(diffraction grating)、光电倍增管(PMT，PhotoMultiplier)及控制单元等，将从光获取器5通过第二光导纤维电缆15b所传送的光利用反射镜加以反射而导向衍射光栅。衍射光栅可以通过第六马达M6而变更角度，以使出射的光的波长可变。朝向分光器7的内部行进的光通过PMT而得到放大，即使光量较少时，也能使所测定的信号(光)稳定化。并且，控制单元进行一种生成与被测定的波长相对应的模拟信号并输出到数据导入机8的处理。

数据导入机8根据来自分光器7的信号，对每个波长计算反射光的偏光状态(p偏光、s偏光)的振幅比Ψ及相位差Δ，并将所计算出的结果输出到电脑10。再者，振幅比Ψ及相位差Δ相对于p偏光的振幅反射系数Rp及s偏光的振幅反射系数R s，以下的数学式(1)的关系成立。

Rp/Rs＝tanΨ□exp(i□Δ)1...(1)

其中，i为虚数单位(以下同样)。并且，Rp/Rs称为偏光变化量ρ。

并且，电脑10根据由数据导入机8所获得的偏光状态的振幅比Ψ及相位差Δ、以及与试样相对应的模型来进行试样50的分析，并且进行对载物台4的移动等的控制。电脑10包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)11、显示部14、输入部13、存储部15、时钟部11e及随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)12等。CPU11经由总线(bus)而与电脑10的硬件各部分相连接，对这些硬件各部分进行控制，并且根据存储在存储部15中的各种程序(program)，执行各种软件(software)的功能。

RAM12为半导体元件等，根据CPU11的指示来进行需要的信息的写入和读取。显示部14为例如液晶显示器或者有机电致发光(EL，electroluminescence)显示器等。输入部13为键盘(keyboard)及鼠标(mouse)等。输入部13也可以为层叠于显示部14上的触控面板(touchpanel)。时钟部11e向CPU11输出日期时间信息。存储部15由例如硬盘(hard disk)或者大容量存储器所构成，预先存储分析用的电脑程序及载物台4的移动控制用的电脑程序等的各种程序，并且存储用于在显示部14上显示的各种菜单(menu)图像的数据、试样50相关的已知数据、多个模型、模型的制作时利用的多个色散方程(dispersion equation)、制作好的模型、与各种试样相对应的参考数据(reference data)、以及用于与干涉条纹(interference fringe)相关的比较处理的基准值等。

存储部15此外还存储着坐标值文件(file)151、结果数据库(以下称为DB(database))152、模型文件153和相关文件154等。再者，这些文件和DB也可以存储在未图示的DB服务器(server)等中。关于试样50的分析，电脑10将折射率和消光系数(extinction coefficient)(以下，根据情况由光学常数来代表)作为构成第一层叠体31的共用膜300、构成第二层叠体32的共用膜300与第二膜302、以及构成第三层叠体33的共用膜300、第三膜303及第四膜304的光学特性来进行分析，并且也对所述各层的膜厚等来进行分析。CPU11参照坐标值文件151，逐次移动载物台而进行第一层叠体31至第三层叠体33的测量。

图5是表示移动量输入画面的影像(image)的说明图。CPU11从存储部15读取图5所示的移动量输入画面，并输出到显示部14。用户从输入部13输入相对于第一层叠体31的移动量来作为第二层叠体32的移动量。并且，用户从输入部13输入相对于第二层叠体32的移动量来作为第三层叠体33的移动量。再者，也可以输入相对于第一层叠体31的移动量来作为第三层叠体33的移动量。CPU11在从输入部13输入相对于x轴方向及y轴方向的移动量，并操作了确定按钮41时，接收所输入的第二层叠体32及第三层叠体33的移动量。再者，在本实施方式中揭示了移动量以nm单位而输入的示例，但也能够以μm单位等其他的单位而输入。

CPU11读取存储在存储部15中的每个单位长度的坐标数，将坐标数乘以移动量(长度)，计算出第二层叠体32及第三层叠体33的各自的移动坐标数。CPU11将所计算出的第二层叠体32的移动坐标数与第一基准坐标相加，计算出第二基准坐标。并且，CPU11将第二基准坐标与第三层叠体33的移动坐标数相加，计算出第三基准坐标。CPU11将计算出的第二基准坐标及第三基准坐标存储于坐标值文件151中。

图6是表示坐标值文件151的记录布局的说明图。坐标值文件151针对每个套组30而存储着第一层叠体31的第一基准坐标、第二层叠体32的辅助基准坐标(以下称为第二基准坐标)及第三层叠体33的辅助基准坐标(以下称为第三基准坐标)。坐标值文件151包括套组标识符(ID，Identifier)字段(field)、第一基准坐标字段、第二基准坐标字段及第三基准坐标字段。在套组I D字段中存储着用于指定套组30的固有的ID。在第一基准坐标字段中存储着应对第一层叠体31进行测定的坐标值。再者，在本实施方式中，对存储坐标值的示例进行说明，但是也可以存储由坐标值唯一转换成的距离。

在第二基准坐标字段中存储着应对第二层叠体32进行测定的坐标值。第二膜302形成在相对于第一层叠体31而偏离规定位置的方向上，所以预先从输入部13输入有从第一基准位置即第一基准坐标算起的移动量。此外，设置着第三层叠体的第三基准坐标字段。CPU11读取出存储在存储部15中的每个单位长度的坐标数，以计算出移动坐标数。CPU11将所计算出的移动坐标数与第一基准坐标相加，计算出第二基准坐标。在图6的示例中，移动坐标数为(Sx，Ty)，套组ID01的第二坐标成为(x1+Sx，y1+Ty)。并且，第三层叠体33的相对于第二层叠体32的移动坐标数为(Ux，Vy)，套组ID01的第三基准坐标成为(x1+Sx+Ux，y1+Ty+Vy)。再者，移动量为x轴方向或y轴方向的两者、或者单独的任一者均可。CPU11参照坐标值文件151进行载物台的移动控制，在第一基准坐标进行第一层叠体31的测量，在第二基准坐标进行第二层叠体32的测量。同样地，在第三基准坐标进行第三层叠体33的测量。

相关文件154存储着与构成第一层叠体31至第三层叠体33的各层的膜厚或者光学常数是否共用相关的相关信息。用户参照相关信息输入画面而从输入部13输入相关信息。图7是表示相关信息输入画面的影像的说明图。针对第一层叠体31至第三层叠体33的模型被预先存储于模型文件153中。CPU11参照存储于模型文件153中的第一模型至第三模型，生成相关信息输入画面并输出到显示部14。第一模型对应于第一层叠体31，由共用膜300所构成。第二模型对应于第二层叠体32，由共用膜300及层叠于该共用膜300上的第二膜302所构成。第三模型对应于第三层叠体33，由共用膜300以及层叠于该共用膜300上的第三膜303及第四膜304所构成。在本实施方式中，举出共用膜300的第一模型至第三模型的参数即膜厚及光学常数为共用的示例来进行说明。并且，当然也可以将层叠于共用膜300上的第二模型的第二膜302和第三模型的第三膜303的膜厚或者光学常数设为共用。

CPU11显示用于与各层相对应地输入相关信息的下层用的复选框(check box)300c及上层用的复选框301c。用户从输入部13来单击(click)层和共用的参数。再者，在本实施方式中是将膜厚及光学常数两者设为共用的参数，但是也可以将所述两者中的任一者设为共用的参数。当从输入部13输入成为共用膜300的初始值的共用的膜厚及与光学常数对应的色散方程的参数时，CPU11将这些信息存储于存储部15中。在图7的示例中，可以理解的是，与共用膜300对应的复选框300c的膜厚及光学常数是共用的参数。CPU11在接收到确定按钮41的输入时，将从输入部13接收到的相关信息、即、将层及共用的参数存储于相关文件154中。CPU11在进行分析(以下称为拟合(fitting))时，在对这些相关信息加以考虑之后，即，以共用膜300的膜厚及光学常数在第一层叠体31至第三层叠体33中共用作为条件来进行拟合。

电脑10的CPU11根据测定出的振幅比Ψ及相位差Δ，在基板51及试样50的周围环境等的复折射率(complex index of refraction)为已知的情况下，使用预先存储于存储部15中的建模程序(modeling program)。接着，制作与由用户所设定的试样50的项目及试样50的材料构造相对应的模型并预先存储于模型文件153中。在本实施方式中，将与第一基准位置相对应的第一层叠体31的第一模型、与辅助基准位置相对应的第二层叠体32的辅助模型(以下称为第二模型)及与辅助基准位置相对应的第三层叠体33的辅助模型(以下称为第三模型)存储于模型文件153中。CPU11在分析阶段中利用所存储的第一模型而求出第一层叠体31的共用膜300的膜厚及复折射率。同样地，CPU11利用第二模型而求出第二层叠体32的共用膜300和第二膜302的膜厚及复折射率。进而，CPU11利用第三模型而求出第三层叠体33的共用膜300、第三膜303和第四膜304的膜厚及复折射率。

关于复折射率N，当将所分析的膜层的折射率设为n并且将消光系数设为k时，由以下的光学式来表示的数学式(2)的关系成立。

N＝n-ik...(2)

并且，当将入射角度设为φ，将光照射器3所照射的光的波长设为λ时，从数据导入机8输出的由椭率计所测定的振幅度比Ψ和相位差Δ相对于所分析的第二膜302、第三膜303、第四膜304及共用膜300的膜厚d、折射率n及消光系数k，以下的数学式(3)的关系成立。

(d，n，k)＝F(ρ)＝F(Ψ(λ，φ)，Δ(λ，φ))...(3)

电脑10的CPU11进行使膜厚、色散方程的参数等发生变化的处理(拟合)，以使得利用所分析的各层的膜厚、以及具有多个参数的表示复介电常数(dielectric constant)的波长依赖性的色散方程，并根据所存储的模型而通过逻辑运算所获得的模型光谱(model spectral)(Ψ_M(λ_i)、Δ_M(λ_i))(偏光状态)与从数据导入机8输出的测定结果的测定光谱(Ψ_E(λ_i)、Δ_E(λ_i))(偏光状态)之差达到最小。再者，下述数学式(4)中表示可适用的色散方程的一示例。再者，色散方程仅仅为一示例，本发明并不限于此。

[数1]

$\mathrm{\ϵ}={\mathrm{\ϵ}}_{\∞}+\frac{({\mathrm{\ϵ}}_s-{\mathrm{\ϵ}}_{\∞}){{\mathrm{\ω}}_t}^2}{{{\mathrm{\ω}}_t}^2-{\mathrm{\ω}}^2+i{\mathrm{\Γ}}_0\mathrm{\ω}}+\frac{{{\mathrm{\ω}}_p}^2}{-{\mathrm{\ω}}^2+i{\mathrm{\Γ}}_D\mathrm{\ω}}+\underset{j=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\frac{f_j{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{oj}}}^2}{{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{oj}}}^2-{\mathrm{\ω}}^2+i{\mathrm{\γ}}_j\mathrm{\ω}}...\left(4\right)$

在数学式(4)中，左边的ε表示复介电常数，ε_∞、ε_s表示介电常数，Γ₀、Γ_D、γ_j表示相对于粘性力的比例系数(damping factor，阻尼因数)，ω_oj、ω_t、ω_p表示固有角振动数(oscillator frequency(振荡器频率)、transverse frequency(横向频率)、plasma frequency(等离子体频率))。再者，ε_∞为高频下的介电常数(high frequency dielectricconstant，高频介电常数)，ε_s为低频下的介电常数(static dielectricconstant，静电介电常数)，f_j＝(ε_sj-ε_∞)。并且，关于复介电常数ε(相当于ε(λ))及复折射率N(相当于N(λ))，下述数学式(5)的关系成立。

ε(λ)＝N²(λ)...(5)

以下对拟合进行说明。在测定试样50时，在将T个测定数据对(pair)设为Exp(i＝i、2、...、T)，将T个模型的计算数据对设为Mod(i＝1、2、...、T)时，考虑测定误差为正规分布而将标准偏差设为σi时的最小平方法的均方误差(mean square error)χ²由下述数学式(6)而求出。再者，P为参数的数。当均方误差χ²的值较小时，意味着测定结果与所制作的模型的一致程度较大，所以在对多个模型进行比较时，均方误差χ²的值最小的模型相当于最佳模型。

[数2]

${\mathrm{\χ}}^2=[1/(2T-P)]\underset{i=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Exp}}_i-{\mathrm{Mod}}_i)}^2/{\mathrm{\σ}}_i^2...\left(6\right)$

上述电脑10的CPU11所进行的试样分析的一系列的处理，是由存储于存储部15中的分析用的电脑程序所规定。本实施方式的分光椭率计1是将试样50中的多个预先制作好的模型类型(模型的构造)存储于存储部15中的模型文件153中。这些模型类型的构造是根据存储于存储部15中的电脑程序(建模程序)所规定的处理来读取并用于分析。

对第一层叠体31至第三层叠体33分别执行基于以上所述的模型的拟合。CPU11在拟合时，对上述相关信息加以考虑之后，即，以共用膜300的膜厚及光学常数在第一层叠体31至第三层叠体33中共用为条件来进行拟合。由此，CPU11计算出第一层叠体31的共用膜300的膜厚及色散方程的参数。同样地，CPU11计算出第二层叠体32的共用膜300及第二膜302的各自的膜厚及色散方程的参数。进而，CPU11计算出第三层叠体33的共用膜300、第三膜303及第四膜304的各自的膜厚及色散方程的参数。再者，因为是以共用膜300的膜厚及色散方程的参数为相同来作为条件，所以共用膜300的膜厚在第一层叠体31至第三层叠体33之间为相同。并且，根据膜厚及色散方程参数所求出的共用层300的折射率及消光系数也与膜厚同样，在第一层叠体31至第三层叠体33之间为相同。CPU11通过参照第一层叠体31的共用膜300的色散方程的参数等，来计算共用膜300的光学常数(折射率n、消光系数k)。同样地，CPU11通过参照第二层叠体32的共用膜300及第二膜302的各自的色散方程的参数等，来计算共用膜300及第二膜302的各自的光学常数(折射率n、消光系数k)。进而，CPU11通过参照第三层叠体33的共用膜300、第三膜303和第四膜304的各自的色散方程的参数等，来计算共用膜300、第三膜303及第四膜304的各自的光学常数(折射率n、消光系数k)。

CPU11将通过拟合而求出的膜厚及光学常数等存储于结果DB152中。图8是表示结果DB152的记录布局的说明图。结果DB152包括套组ID字段、膜字段、测定光谱字段、膜厚字段、膜厚及折射率和消光系数的异常棋标字段、折射率字段以及消光系数字段。CPU11通过在与结果DB152的字段的关键字(key)相关联的模式(schema)下，利用与SQL(StructuredQuery Language，结构化查询语言)等的数据库格式相对应的存取接口(access interface)来进行对话，以执行必要的信息的存储、检索等的处理。

结果DB152存储着第一层叠体31至第三层叠体33各自的测定光谱、膜厚及光学常数等。再者，在图8的示例中，揭示了第二层叠体32的存储内容。在套组ID字段中存储着上述套组ID。在膜字段中存储着构成层叠体的膜的名称。在图8的示例中，存储着第二层叠体32的上层即第二膜302和共用膜300。在测定光谱字段中，针对每个套组ID的膜而存储着通过测定所获得的测定光谱(Ψ_E(λ_i)、Δ_E(λ_i))。

在膜厚字段中，针对每个套组ID的膜而存储着膜厚，所述膜厚是通过根据第一层叠体31的第一模型、第二层叠体32的第二模型或者第三层叠体33的第三模型而逻辑运算所获得的模型光谱(Ψ_M(λ_i)、Δ_M(λ_i))(以下省略为Ψ_M、Δ_M)与测定光谱(Ψ_E(λ_i)、Δ_E(λ_i))(以下省略为Ψ_E、Δ_E)的拟合而获得。在折射率字段及消光系数字段中，针对每个套组ID的膜而存储着根据通过拟合而获得的色散方程的参数所计算出的折射率及消光系数。

在异常棋标字段中，对每个套组ID的膜而存储着当膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数(基准折射率、基准消光系数)的规定范围外时表示异常的棋标。在图8的示例中用中空的圆圈符号来表示异常棋标。可以理解的是，套组ID01的第二膜302在膜厚及消光系数上存在异常。基准膜厚及规定范围被预先存储于存储部15中。关于基准膜厚及规定范围，可以通过用户的设定而从输入部13输入适当的值，并存储于存储部15中。该规定范围用来表示容许误差，例如，除了可相对于基准膜厚而设为±数nm以外，还可以设为基准膜厚的99％～101％(±1％)等。

图9及图10是表示测定处理的顺序的流程图。CPU11将1代入作为变量的q(步骤S2610)。CPU11从坐标值文件151中读取出套组ID为q的第一基准坐标(步骤S2620)。当变量q为1时，读取出套组ID“01”的第一基准坐标。CPU11经由马达控制机9来控制第一马达M1和第二马达M2，使载物台移动到第一基准坐标为止(步骤S2630)。由此，做好第一层叠体31的测量准备。分光椭率计1的CPU11对光照射器3及光获取器5进行控制，向第一层叠体31照射光，以对测定光谱Ψ_E1、Δ_E1进行测定(步骤S2640)。CPU11接收经由数据导入机8而输出的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1，并与套组ID相对应地存储于结果DB152中(步骤S2650)。

CPU11从坐标值文件151中读取出套组ID为q的第二基准坐标(步骤S2660)。CPU11经由马达控制9而对第一马达M1及第二马达M2进行控制，使载物台移动到第二基准坐标为止(步骤S2670)。由此，做好第二层叠体32的测量准备。分光椭率计1的CPU11对光照射器3及光获取器5进行控制，向第二层叠体32照射光，以对测定光谱Ψ_E2、Δ_E2进行测定(步骤S2680)。

CPU11接收经由数据导入机8而输出的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2，并将该测定光谱Ψ_E2、Δ_E2与套组ID相对应地存储于结果DB152中(步骤S2690)。CPU11从坐标值文件151读取出套组ID为q的第三基准坐标(步骤S2710)。CPU11经由马达控制机9而对第一马达M1及第二马达M2进行控制，使载物台移动到第三基准坐标为止(步骤S2720)。由此，做好第三层叠体33的测量准备。分光椭率计1的CPU11对光照射器3及光获取器5进行控制，向第三层叠体33照射光，以对测定光谱Ψ_E3、Δ_E3进行测定(步骤S2730)。

CPU11接收经由数据导入机8而输出的测定光谱Ψ_E3、Δ_E3，并将该测定光谱Ψ_E3、Δ_E3与套组ID相对应地存储于结果DB152中(步骤S2740)。CPU11对是否已结束对所有套组30的处理进行判断(步骤S2750)。当CPU11判断为未结束对所有套组30的处理时(步骤S2750中为否(NO))，将作为变量的q予以递增(increment)(步骤S2760)。CPU11使处理返回到步骤S2620，对下一个套组30的测定光谱进行测定。另一方面，当CPU11判断为已结束对所有套组30的处理时(步骤S2750中为是(YES))，结束一系列的处理。

图11至图13是表示拟合处理的顺序的流程图。CPU11读取出存储于相关文件154中的相关信息(步骤S 361)。在本实施方式中，设为共用膜300的膜厚及色散方程的参数以及光学常数为共用的情况来进行说明。CPU11从模型文件153中对应于第一层叠体31而读取出预先存储于存储部15中的第一模型(步骤S362)。CPU11对应于所读取出的第一模型，从存储部15读取出预先存储的针对第一模型的成为共用膜300的初始值的膜厚及色散方程的参数(步骤S363)。CPU11根据所读取出的第一模型、初始膜厚及参数，计算出第一模型的模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，并将结果存储于存储部15中(步骤S364)。

CPU11从模型文件153中对应于第二层叠体32而读取出预先存储于存储部15中的第二模型(步骤S365)。CPU11对应于所读取出的第二模型，从存储部15读取出预先存储的针对第二模型的成为共用膜300的初始值的膜厚及色散方程的参数、以及针对第二模型的成为第二膜302的初始值的膜厚及色散方程的参数(步骤S366)。CPU11根据读取出的第二模型、初始膜厚及参数，计算出第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2，并将结果存储于存储部15中(步骤S367)。

CPU11从模型文件153中对应于第三层叠体33而读取出预先存储于存储部15中的第三模型(步骤S368)。CPU11对应于读取出的第三模型，从存储部15读取出预先存储的针对第三模型的成为共用膜300的初始值的膜厚及色散方程的参数、以及针对第三模型的成为第三膜303及第四膜304的初始值的膜厚及色散方程的参数(步骤S369)。CPU11根据读取出的第三模型、初始膜厚及参数，计算出第三模型的模型光谱Ψ_M3、Δ_M3，并将结果存储于存储部15中(步骤S371)

CPU11将1代入作为变量的q(步骤S372)。CPU11从结果DB152读取出套组ID为q的第一层叠体31的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1，第二层叠体32的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2及第三层叠体33的测定光谱Ψ_E3、Δ_E3(步骤S373)。

CPU11对为了拟合而读取出的第一层叠体31的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1，第一模型的模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，第二层叠体32的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2，第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2，第三层叠体33的测定光谱Ψ_E3、Δ_E3及第三模型的模型光谱Ψ_M3、Δ_M3进行比较，并以共用膜300的膜厚及色散方程的参数为相同作为条件来进行如下的处理(拟合)，即：使膜厚、色散方程的参数等发生变化，以使得测定光谱与模型光谱之差达到最小(步骤S374)。CPU11利用最小平方法而获得均方误差χ²，以作为所述拟合结果。步骤S374中的均方误差χ²可以通过式(7)来计算。

[数3]

${\mathrm{\χ}}^2=\frac{1}{2T_1-P_1}\underset{i=1}{\overset{T_1}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Exp}}_i-{\mathrm{Mod}}_i)}^2/{\mathrm{\σ}}_i^2$

$+\frac{1}{2T_2-P_2}\underset{i=1}{\overset{T_2}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Exp}}_i-{\mathrm{Mod}}_i)}^2/{\mathrm{\σ}}_i^2$

$+\frac{1}{2T_3-P_3}\underset{i=1}{\overset{T_3}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Exp}}_i-{\mathrm{Mod}}_i)}^2/{\mathrm{\σ}}_i^2...\left(7\right)$

再者，将对第一层叠体31进行了测定的情况下的T₁个测定数据对(pair)设为Exp(i＝1、2、...、T₁)，将T₁个模型的计算数据对设为Mod(i＝1、2、...、T₁)。将对第二层叠体32进行了测定的情况下的T₂个测定数据对设为Exp(i＝1、2、...T₂)，将T₂个模型的计算数据对设为Mod(i＝1、2、...、T₂)。将对第三层叠体33进行了测定的情况下的T₃个测定数据对设为Exp(i＝1、2、...、T₃)，将T₃个模型的计算数据对设为Mod(i＝1、2、...、T₃)。并且，P₁是对第一层叠体31进行测定时的参数的数，P₂是对第二层叠体32进行测定时的参数的数，P₃是对第三层叠体33进行测定时的参数。

作为拟合的结果，CPU11对所计算出的均方误差是否小于等于规定值进行判断(步骤S375)。再者，所述规定值已被存储于存储部15中。当CPU11判断为所计算出的均方误差并非小于等于规定值时(步骤S375中为否)，转移到步骤S376。CPU11以共用膜300的膜厚及色散方程的参数为相同作为条件，将设定为模型的初始值的膜厚及色散方程的参数加以适当变更，而再次计算出模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，模型光谱Ψ_M2、Δ_M2及模型光谱Ψ_M3、Δ_M3(步骤S376)。

CPU11在判断为所计算出的均方误差小于等于规定值时(步骤S375中为是)，对第一层叠体31的膜厚及色散方程的参数、第二层叠体32各层的膜厚及色散方程的参数、以及第三层叠体33各层的膜厚及色散方程的参数进行确定(步骤S377)。再者，因为是以共用膜300的膜厚及色散方程的参数为相同作为条件，所以共用膜300的膜厚在第一层叠体31至第三层叠体33之间为相同。并且，根据色散方程的参数而求出的共用膜300的折射率及消光系数也与膜厚同样，在第一层叠体31至第三层叠体33之间为相同。CPU11通过参照共用膜300的色散方程的参数等，来计算第一层叠体31的共用膜300的折射率和消光系数，通过参照共用膜300及第二膜302的色散方程的参数等，来计算第二层叠体32的共用膜300及第二膜302的折射率和消光系数，通过参照共用膜300、第三膜303及第四膜304的色散方程的参数等，来计算第三层叠体33的共用膜300、第三膜303及第四膜304的折射率和消光系数(步骤S378)。

CPU11与套组ID及第一层叠体31相对应地，将共用膜300的膜厚、折射率及消光系数存储于结果DB152中(步骤S379)。同样地，CPU11与套组ID及第二层叠体32相对应地，将共用膜300及第二膜302的膜厚、折射率及消光系数存储于结果DB152中(步骤S381)。CPU11与套组ID及第三层叠体33相对应地，将共用膜300、第三膜303及第四膜304的膜厚、折射率及消光系数存储于结果DB152中(步骤S382)。

CPU11对是否已结束对所有套组30的处理进行判断(步骤S383)。当CPU11判断为未结束对所有套组30的处理时(步骤S383中为否)，将作为变量的q加以递增(步骤S384)。CPU11使处理返回到步骤S373，进行下一个套组30的拟合。另一方面，当CPU11判断为已结束对所有套组30的处理时(步骤S383中为是)，结束一系列的处理。

实施方式2

图14是表示实施方式2的光学测定装置的硬件构成的框图。对光的状态变化进行测定的光学测定装置1可使用例如分光椭率计、偏光计、干涉仪、或者将这些仪器组合而成的装置。以下对使用分光椭率计1作为光学测定装置1的示例进行说明。分光椭率计1包含氙气灯2、光照射器3、载物台4、光获取器5、分光器7、数据导入机8、马达控制机9、开关控制电路17及电脑10等而构成。分光椭率计1是对分散配置有一个套组的试样50进行测量，所述一个套组是将具有一部分共用的层的多个层叠体呈规则性地配置而成。

分光椭率计1对层叠着多个膜的试样50照射已偏光的光，并且获取由试样50所反射的光而对所反射的光的偏光状态进行测定，并根据所述测定结果及与试样50相对应的模型来对试样50的各膜层的特性进行分析。图15是表示实施方式2的试样50的平面的平面图，图16是表示实施方式2的试样50的截面的截面示意图。试样50包含基板51及多个套组30。基板51是例如由玻璃、塑料等所构成的透明基板、塑料基板或可挠性金属基板、或者晶片等。如图16所示，在基板51上通过化学气相沉积法(CVD，Chemical Vapor Deposition)、原子层沉积法(ALD，AtomicLayer Deposition)、热氧化或者溅镀等，而形成共用膜(以下称为下层膜)300。

所述下层膜300是通过例如CVD而成膜于晶片上的氧化硅膜(SiO₂)。在下层膜300的上侧一侧形成第一膜301。所述第一膜301为例如非晶(amorphous)硅膜等，通过CVD等而成膜于下层膜300上。在下层膜300的上侧另一侧形成第二膜302。所述第二膜302是与第一膜不同的膜，例如为多晶硅膜等，并通过CVD等而成膜于下层膜300上。以下，将在下层膜300上层叠着第一膜301的层叠体称为第一层叠体31，将在下层膜300上层叠着第二膜302的层叠体称为第二层叠体32。并且，将第一层叠体31及第二层叠体32的组合称为套组(set)30。

在本实施方式中，为了便于说明，举出在第一层叠体31与第二层叠体32之间所共用的下层膜300为一层的示例来进行说明，但是本发明并不限于此。下层膜300只要在第一层叠体31与第二层叠体32之间共用即可，也可以层叠着多个膜。并且，下层膜300也可以是将第一膜301及第二膜302夹在上侧与下侧两者中的多个膜。进而，也可以在第一层叠体31及第二层叠体32上形成电极或覆盖这些层叠体的保护盖(cover)等。

第一膜301及第二膜302是膜厚不相同或者包含折射率及消光系数在内的光学特性各不相同的物质。在本实施方式中，设第一膜301与第二膜302是膜厚和光学常数不同的物质的情况来进行说明。如图15所示，套组30分散配置于基板51的平面上。以下，设将基板51的平面图左上侧设为原点坐标(0，0)，从原点朝向右侧的方向设为x轴正方向，从原点朝向下侧的方向设为y轴正方向的情况来进行说明。

构成套组30的第一层叠体31及第二层叠体32对应于电路设计而分散形成于规定的坐标位置。在对第一层叠体31进行测定时，以第一基准位置C1即第一基准坐标为中心来进行测定。在对第二层叠体32进行测定时，以辅助基准位置C2即辅助基准坐标为中心来进行测定。再者，在本实施形态中是将测定位置设为第一层叠体31及第二层叠体32的大致中心，但仅为一示例，本发明并不限于此。第一层叠体31的形成位置即第一基准坐标已被预先存储。

回到图14，对分光椭率计1的硬件构成进行说明。对上述构造的试样50的第一层叠体31及第二层叠体32进行分析的分光椭率计1，大致可划分为包含由一对光照射器3和光获取器5所构成的测定器的测定分析系统的部分及驱动系统部分。分光椭率计1中，作为测定分析系统的部分，将氙气灯2与光照射器3用第一光导纤维电缆15a加以连接。分光椭率计1向载置于载物台4上的试样50照射已偏光的状态的光而使光入射，并且利用光获取器5来导入试样50所反射的光。光获取器5经由第二光导纤维电缆15b而与分光器7相连接，分光器7对每个波长来进行测定，并将测定结果作为模拟信号而传送到数据导入机8。数据导入机8将模拟信号转换成所需值并传送到电脑10。电脑10进行分析。

并且，分光椭率计1中，作为驱动系统部分，在载物台4、光照射器3、光获取器5及分光器7上分别设置着第一马达M1～第六马达M6。利用与电脑10相连接的马达控制机9来对第一马达M1～第六马达M6的驱动进行控制，以此来将载物台4、光照射器3、光获取器5及分光器7变更为与测定相应的适当的位置、姿态。马达控制机9根据从电脑10所输出的指示，进行第一马达M1～第六马达M6的驱动控制。

其次，依次对分光椭率计1的上述各部分进行详细说明。首先，氙气灯2是光源，产生包含多个波长成分的白色光，并将所产生的白色光经由第一光导纤维电缆15a而传送到光照射器3。光照射器3配置在半圆弧状的轨道6上且内部具有偏光器3a，利用偏光器3a将白色光加以偏光后，将偏光状态的光照射向试样50。并且，光照射器3通过驱动第四马达M4而沿着轨道6移动，从而可以调整所照射的光的相对于载物台4的载物台面4a的垂线H的角度(入射角度φ)。

载物台4可滑动地配置于移动轨道部(未图示)，可以通过第一马达M1～第三马达M3的驱动而使载物台4分别朝向图14中的x轴方向、y轴方向(与图14的纸面正交的方向)及成为高度方向的z方向移动。通过载物台4的移动，使光朝向试样50而入射的部位适当地被变更，以进行试样50的面分析。再者，在本实施方式中是举出使载物台4朝向x轴方向及y轴方向移动的示例来进行说明，但是本发明并不限于此。例如，也可以将载物台4加以固定而使光照射器3和光获取器5移动，从而使照射位置朝向x轴方向及y轴方向移动。并且，载物台4的载置试样50用的载物台面4a是形成为黑色，以防止光的反射。

光获取器5获取由试样50所反射的光，并对所获取的光的偏光状态进行测定。光获取器5是与光照射器3同样地配置在轨道6上且内置着PEM5a及检偏器5b，将由试样50所反射的光经由PEM5a而导向检偏器5b。光获取器5可以通过第五马达M5的驱动而沿着轨道6移动。光获取器5是由马达控制机9来进行控制，以联动于光照射器3的移动而使反射角度φ与入射角度φ成为相同角度。再者，内置于光获取器5中的PEM5a通过以所需频率(例如50kHz)来对所导入的光进行相位调变，从而由直线偏光获得椭圆偏光。并且，检偏器5b从经PEM5a相位调变的各种偏光之中选择性地获取偏光来进行测定。

分光器7内置着反射镜、衍射光栅、光电倍增管(PMT，PhotoMultiplier)及控制单元等，将从光获取器5通过第二光导纤维电缆15b所传送的光利用反射镜加以反射而导向衍射光栅。衍射光栅可以通过第六马达M6而变更角度，以使出射的光的波长可变。朝向分光器7的内部行进的光通过PMT而得到放大，即使光量较少时，也能使所测定的信号(光)稳定化。并且，控制单元进行一种生成与被测定的波长相对应的模拟信号并输出到数据导入机8的处理。

数据导入机8根据来自分光器7的信号，对每个波长计算反射光的偏光状态(p偏光、s偏光)的振幅比Ψ及相位差Δ，并将所计算出的结果输出到电脑10。再者，振幅比Ψ及相位差Δ相对于p偏光的振幅反射系数Rp及s偏光的振幅反射系数Rs，上述的数学式(1)的关系成立。

并且，电脑10根据由数据导入机8所获得的偏光状态的振幅比Ψ及相位差Δ、以及与试样相对应的模型来进行试样50的分析，并且进行对载物台4的移动等的控制。电脑10包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)11、显示部14、输入部13、存储部15、时钟部11e及随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)12等。CPU11经由总线(bus)而与电脑10的硬件各部分相连接，对这些硬件各部分进行控制，并且根据存储在存储部15中的各种程序，执行各种软件的功能。

RAM12为半导体元件等，根据CPU11的指示来进行需要的信息的写入和读取。显示部14为例如液晶显示器或者有机EL显示器等。输入部13为键盘及鼠标等。输入部13也可以为层叠于显示部14上的触控面板。时钟部11e向CPU11输出日期时间信息。存储部15由例如硬盘或者大容量存储器所构成，预先存储分析用的电脑程序及载物台4的移动控制用的电脑程序等的各种程序，并且存储用于在显示部14上显示的各种菜单图像的数据、试样50相关的已知数据、多个模型、模型的制作时利用的多个色散方程、制作好的模型、与各种试样相对应的参考数据、以及用于与干涉条纹相关的比较处理的基准值等。

存储部15此外还存储着坐标值文件151、结果数据库(以下称为DB)152及模型文件153等。再者，这些文件和DB也可以存储在未图示的DB服务器等中。关于试样50的分析，电脑10将折射率和消光系数(以下，根据情况由光学常数来代表)作为构成第一层叠体31的共用膜300与第一膜301与构成第二层叠体32的下层膜300及第二膜302的光学特性来进行分析，并且也对所述各层的膜厚等来进行分析。CPU11参照坐标值文件151，逐次移动载物台而进行第一层叠体31及第二层叠体32的测量。

图17是表示实施方式2的坐标值文件151的记录布局的说明图。坐标值文件151针对每个套组30存储着第一层叠体31的第一基准坐标及第二层叠体32的辅助基准坐标(以下称为第二基准坐标)。坐标值文件151包括套组ID字段、第一基准坐标字段及第二基准坐标字段。在套组ID字段中存储着用于指定套组30的固有的ID。在第一基准坐标字段中，存储着应对第一层叠体31进行测定的坐标值。再者，在本实施方式中是对存储坐标值的示例进行说明，但是也可以存储由坐标值唯一转换成的距离。

在第二基准坐标字段中，存储着应对第二层叠体32进行测定的坐标值。第二膜302形成于相对于第一膜301而偏离规定位置的方向上，所以预先从输入部13输入有从第一基准位置即第一基准坐标算起的移动量。图18是表示实施方式2的移动量输入画面的影像的说明图。CPU11从存储部15读取出图18所示的移动量输入画面，并输出到显示部14。用户从输入部13输入移动量。CPU11在从输入部13输入相对于x轴方向及y轴方向的移动量并操作了确定按钮41时，接收所输入的移动量。再者，在本实施方式中揭示了移动量以nm单位而输入的示例，但也能够以μm单位等其他的单位而输入。

CPU11读取存储于存储部15中的每个单位长度的坐标数，计算出移动坐标数。CPU11将所计算出的移动坐标数与第一基准坐标相加，计算出第二基准坐标。在图17的示例中，移动坐标数为(Sx，Ty)，套组ID01的第二基准坐标成为(x1+Sx，y1+Ty)。再者，移动量为x轴方向或者y轴方向的两者或者单独的任一者均可。CPU11参照坐标值文件151来进行载物台的移动控制，以在第一基准坐标进行第一层叠体31的测量，在第二基准坐标进行第二层叠体32的测量。

电脑10的CPU11根据测定出的振幅比Ψ及相位差Δ，在基板51及试样50的周围环境等的复折射率为已知的情况下，使用预先存储于存储部15中的建模程序。接着，制作与由用户所设定的试样50的项目及试样50的材料构造相对应的模型并预先存储于模型文件153中。在本实施方式中，将与第一基准位置相对应的第一层叠体31的第一模型及与辅助基准位置相对应的第二层叠体32的辅助模型(以下称为第二模型)存储于模型文件153中。CPU11在分析阶段中利用所存储的第一模型而求出第一层叠体31的下层膜300及第一膜301的膜厚及复折射率。同样地，CPU11利用第二模型而求出第二层叠体32的下层膜300及第二膜302的膜厚及复折射率。

关于复折射率N，当将所分析的膜层的折射率设为n并且将消光系数设为k时，上述的数学式(2)的关系成立。

并且，当将入射角度设为φ，将光照射器3所照射的光的波长设为λ时，从数据导入机8输出的由椭率计所测定的振幅度比Ψ和相位差Δ相对于所分析的第一膜301、第二膜302及下层膜300的膜厚d、折射率n及消光系数k，上述的数学式(3)的关系成立。

电脑10的CPU11进行使膜厚、色散方程的参数等发生变化的处理(拟合)，以使得利用所分析的各层的膜厚、以及具有多个参数的表示复介电常数的波长依赖性的色散方程，并根据所存储的模型而通过逻辑运算所获得的模型光谱(Ψ_M(λ_i)、Δ_M(λ_i))(偏光状态)与从数据导入机8输出的测定结果的测定光谱(Ψ_E(λ_i)、Δ_E(λ_i))(偏光状态)之差达到最小。再者，可适用的色散方程的一示例如上述的数学式(4)所示。

在数学式(4)中，左边的ε表示复介电常数，ε_∞、ε_s表示介电常数，Γ₀、Γ_D、γ_j表示相对于粘性力的比例系数(damping factor，阻尼因数)，ω_oj、ω_t、ω_p表示固有角振动数(oscillator frequency(振荡器频率)、transverse frequency(横向频率)、plasma frequency(等离子体频率))。再者，ε_∞为高频下的介电常数(high frequency dielectricconstant，高频介电常数)，ε_s为低频下的介电常数(static dielectricconstant，静电介电常数)，f_j＝(ε_sj-ε_∞)。并且，关于复介电常数ε(相当于ε(λ))及复折射率N(相当于N(λ))，上述的数学式(5)的关系成立。

以下对拟合进行说明。在测定试样50时，在将T个测定数据对设为Exp(i＝i、2、...、T)，将T个模型的计算数据对设为Mod(i＝1、2、...、T)时，考虑测定误差为正规分布而将标准偏差设为σi时的最小平方法的均方误差χ²由上述的数学式(6)而求出。再者，P为参数的数。当均方误差χ²的值较小时，意味着测定结果与所制作的模型的一致程度较大，所以在对多个模型进行比较时，均方误差χ²的值最小的模型相当于最佳模型。

上述电脑10的CPU11所进行的试样分析的一系列的处理，是由存储于存储部15中的分析用的电脑程序所规定。本实施方式的分光椭率计1是将试样50中的多个预先制作好的模型类型(模型的构造)存储于存储部15中的模型文件153中。这些模型类型的构造是根据存储于存储部15中的电脑程序(建模程序)所规定的处理来读取并用于分析。

对第一层叠体31及第二层叠体32分别执行基于以上所述的模型的拟合。由此，CPU11计算出第一层叠体31的下层膜300及第一膜301的各自的膜厚及色散方程的参数。同样地，CPU11计算出第二层叠体32的下层膜300及第二膜302的各自的膜厚及色散方程的参数。CPU11通过参照第一层叠体31的下层膜300及第一膜301的各自的色散方程的参数等，来计算下层膜300及第一膜301的各自的光学常数(折射率n、消光系数k)。同样地，CPU11通过参照第二层叠体32的下层膜300及第二膜302的各自的色散方程的参数等，来计算下层膜300及第二膜302的各自的光学常数(折射率n、消光系数k)。

CPU11将通过拟合而求出的膜厚及光学常数等存储于结果DB152中。图19是表示实施方式2的结果DB152的记录布局的说明图。结果DB152包括套组ID字段、膜字段、测定光谱字段、膜厚字段、膜厚和折射率及消光系数的异常棋标字段、折射率字段以及消光系数字段。CPU11通过在与结果DB152的字段的关键字相关联的模式下，利用与SQL(StructuredQuery Language，结构化查询语言)等的数据库格式相对应的存取接口来进行对话，以执行必要的信息的存储、检索等的处理。

结果DB152存储着第一层叠体31及第二层叠体32各自的测定光谱、膜厚及光学常数等。再者，在图8的示例中，揭示了第一层叠体31的存储内容。在套组ID字段中存储着上述套组ID。在膜字段中存储着构成层叠体的膜的名称。在图19的示例中，存储着第一层叠体31的上层即第一膜301和共用膜300。在测定光谱字段中，针对每个套组ID的膜而存储着通过测定所获得的测定光谱(Ψ_E(λ_i)、Δ_E(λ_i))。

在膜厚字段中，针对每个套组ID的膜而存储着膜厚，所述膜厚是通过根据第一层叠体31的第一模型或第二层叠体32的第二模型而逻辑运算所获得的模型光谱(Ψ_M(λ_i)、Δ_M(λ_i))(以下省略为Ψ_M、Δ_M)与测定光谱(Ψ_E(λ_i)、Δ_E(λ_i))(以下省略为Ψ_E、Δ_E)的拟合而获得。在折射率字段及消光系数字段中，针对每个套组ID的膜而存储着根据通过拟合而获得的色散方程的参数所计算出的折射率及消光系数。

在异常棋标字段中，对每个套组ID的膜而存储着当膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数(基准折射率、基准消光系数)的规定范围外时表示异常的棋标。在图19的示例中用中空的圆圈符号表示异常棋标。可以理解的是，套组ID01的第一膜301中在膜厚及消光系数上存在异常。基准膜厚及规定范围被预先存储于存储部15中。关于基准膜厚及规定范围，可以通过用户的设定而从输入部13输入适当的值，并存储于存储部15中。该规定范围用来表示容许误差，例如，除了可设为基准膜厚的±数nm以外，还可以设为基准膜厚的99％～101％(±1％)等。

关于折射率及消光系数，也同样地，将基准折射率、基准消光系数及规定范围预先存储于存储部15中。再者，结果DB152的布局例仅仅为一示例，只要数据间的关系得到维持，则可对应于设计而采取自由的数据的布局方式。CPU11在对所有套组30结束了测量处理时，将结果显示输出到显示部14。

图20是表示实施方式2的结果显示画面的影像的说明图。CPU11参照坐标值文件151的第一基准坐标及第二基准坐标，将表示构成各套组30的第一层叠体31及第二层叠体32的矩形状的框输出到显示部14。如图20所示，表示第一层叠体31的框体及表示第二层叠体32的框体、以及指定这些套组30的套组ID被显示在显示部14上。CPU11参照结果DB152，对除下层膜300以外的膜，即，对第一膜301及第二膜302的膜厚、折射率和消光系数的异常棋标进行检索。CPU11在第一膜301的膜厚被设定有异常棋标时，将表示膜厚的“d”显示于所对应的套组ID的第一膜的框体中。

同样地，CPU11在第一膜301的折射率被设定有异常棋标时，将表示折射率的“n”显示于所对应的套组ID的第一膜301的框体中。进而，CPU11在第一膜301的消光系数被设定有异常棋标时，将表示消光系数的“k”显示于所对应的套组ID的第一膜301的框体中。关于第二膜302，也同样地，将“d”、“n”或者“k”作为表示异常的信号而输出到所对应的套组ID的第二膜302的框体中。

并且，CPU11参照坐标值文件151，将被设定有至少一个异常棋标的第一层叠体31或者第二层叠体32的坐标值输出到显示部14。在图20的示例中，关于由第一基准坐标(x1，y1)表示的套组ID01，可以理解的是，第一层叠体31的第一膜301的膜厚存在异常。并且，关于由第二基准坐标(x7+Sx，y7+Ty)表示的套组ID07，可以理解的是，第二层叠体32的第二膜302的膜厚、折射率及消光系数全部存在异常。再者，在本实施方式中，对如图20所示表示作为上层的第一层叠体31及第二层叠体32的异常的示例进行了说明，但是当然也可以同样地图示作为下层的下层膜300的异常状态。当单击了图20所示的“下层”中所设定的超链接(hyperlink)时，CPU11进行以下的处理。CPU11参照坐标值文件151的第一基准坐标，将表示下层膜300的矩形状的框输出到显示部14。与第一层叠体31及第二层叠体32的显示同样地，将表示下层膜300的框体及指定套组30的套组ID显示于显示部14。CPU11参照结果DB152，对下层膜300的膜厚、折射率及消光系数的异常棋标进行检索。CPU11在下层膜300的膜厚被设定有异常棋标时，将表示膜厚的“d”显示于所对应的套组ID的框体中。同样地，CPU11在下层膜300的折射率被设定有异常棋标时，将表示折射率的“n”显示于所对应的套组ID的框体中。进而，CPU11在下层膜300的消光系数被设定有异常棋标时，将表示消光系数的“k”显示于所对应的套组ID的框体中。并且，CPU11参照坐标值文件151，将被设定有至少一个异常棋标的下层膜300的坐标值输出到显示部14。并且，虽因纸面的关系而将表示下层膜300与第一层叠体31及第二层叠体32的异常的画面分开记载，但是当然也可以显示于同一画面上。

利用流程图(flow chart)，对以上的硬件构成中各软件处理的顺序进行说明。图21是表示实施方式2的坐标值的存储处理顺序的流程图。CPU11接收各套组30的第一层叠体31的第一基准位置(步骤S81)。关于所述第一基准位置，可由用户从输入部13输入适当数值。此外，CPU11也可以接收通过从记录媒体(未图示)读取而获得的第一基准位置、或者通过经由通信网络进行下载而获得的第一基准位置。CPU11参照存储于存储部15中的每个单位长度的坐标值，计算出与所接收的第一基准位置相对应的各套组30的第一基准坐标(步骤S82)。

CPU11与套组ID相对应地将所计算出的第一基准坐标存储于坐标值文件151中(步骤S83)。CPU11读取出存储在存储部15中的移动量输入画面并输出到显示部14。CPU11接收从输入部13输入的移动量(步骤S84)。CPU11根据每个单位长度的坐标值、所接收到的移动量及第一基准坐标，而计算出各套组的第二基准坐标(步骤S85)。CPU11与套组ID相对应地将第二基准坐标存储于坐标值文件151(步骤S86)。

图22及图23是表示实施方式2的测定处理的顺序的流程图。CPU11将1代入作为变量的q(步骤S91)。CPU11从坐标值文件151中读取出套组ID为q的第一基准坐标(步骤S92)。当变量q为1时，读取出套组ID“01”的第一基准坐标。CPU11经由马达控制机9而对第一马达M1及第二马达M2进行控制，以使载物台移动到第一基准坐标为止(步骤S93)。由此，做好第一层叠体31的测量准备。分光椭率计1的CPU11对光照射器3及光获取器5进行控制，朝向第一层叠体31照射光，以对测定光谱Ψ_E1、Δ_E1进行测定(步骤S94)。CPU11接收经由数据导入机8而输出的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1，并与套组ID相对应地存储于结果DB152中(步骤S95)。

CPU11为了进行拟合而向建模程序输出上述的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1(步骤S96)。再者，关于拟合处理将于后文说明。CPU11从坐标值文件151中读取出套组ID为q的第二基准坐标(步骤S97)。CPU11经由马达控制机9而对第一马达M1及第二马达M2进行控制，以使载物台移动到第二基准坐标为止(步骤S98)。由此，做好第二层叠体32的测量准备。分光椭率计1的CPU11对光照射器3及光获取器5进行控制，朝向第二层叠体32照射光，以对测定光谱Ψ_E2、Δ_E2进行测定(步骤S99)。

CPU11接收经由数据导入机8而输出的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2，并将该测定光谱Ψ_E2、Δ_E2与套组ID相对应地存储于结果DB152中(步骤S101)。再者，也可以在测定后并不立即进行分析，而于日后进行分析。CPU11为了进行拟合，向建模程序输出该测定光谱Ψ_E2、Δ_E2(步骤S102)。CPU11对是否结束了对所有套组30的处理进行判断(步骤S103)。当CPU11判断为未结束对所有套组30的处理时(步骤S103中为否)，将作为变量的q加以递增(步骤S104)。CPU11使处理返回到步骤S92，对下一个套组30的测定光谱进行测定。另一方面，当CPU11判断为已结束对所有套组30的处理时(步骤S103中为是)，结束一系列的处理。

图24至图26是表示实施方式2的膜厚及光学常数的计算顺序的流程图。CPU11从模型文件153读取出第一模型(步骤S111)。CPU11对应于读取出的第一模型，从存储部15读取出预先存储的成为初始值的多个膜厚及多个色散方程的参数(步骤S112)。CPU11根据所读取出的第一模型、初始膜厚及参数，计算出第一模型的模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，并将结果存储于存储部15中(步骤S113)。

CPU11从模型文件153中读取第二模型(步骤S114)。CPU11对应于读取出的第二模型，从存储部15读取出预先存储的成为初始值的多个膜厚及多个色散方程的参数(步骤S115)。CPU11根据读取出的第二模型、初始膜厚及参数，计算出第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2，并将结果存储于存储部15中(步骤S116)。

CPU11将1代入作为变量的q(步骤S117)。CPU11从结果DB152中读取出套组ID为q的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1(步骤S118)。CPU11根据所述读取出的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1和第一模型的模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，进行拟合(步骤S119)。具体来说，CPU11对为了拟合而读取出的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1与第一模型的模型光谱Ψ_M1、Δ_M1进行比较，并进行使膜厚、色散方程的参数等发生变化，以使得测定光谱与模型光谱之差达到最小的处理(拟合)。CPU11利用最小平方法而获得均方误差χ²作为所述拟合结果。均方误差χ²可以通过上述的数学式(2)来计算。

作为拟合的结果，CPU11对所计算出的均方误差是否小于等于规定值进行判断(步骤S121)。再者，所述规定值已被存储于存储部15中。当CPU11判断为所计算出的均方误差并非小于等于规定值时(步骤S121中为否)，适当变更对第一模型作为初始值而设定的膜厚及色散式的参数，而再次计算出模型光谱Ψ_M1、Δ_M1(步骤S122)。再者，所述变更既可以是通过CPU11来进行的变更，也可以是由操作员(operator)来进行的变更。然后，再次转移到步骤S119，反复进行同样的处理。

CPU11在判断为所计算出的均方误差χ²小于等于规定值时(步骤S121中为是)，将此时的拟合所得的膜厚及色散方程的参数确定为应采用的值(步骤S123)。由此，计算出第一层叠体31的下层膜300及第一膜301的膜厚。再者，在步骤S121的处理中，进行处理直到达到规定的值或规定的值以下为止，但本发明并不限于此。也可以在规定时间内将应对各模型设定的初始膜厚及色散方程的参数逐次变更，采用在规定时间内取得最小的均方误差时的膜厚及色散方程的参数来作为结果。

CPU11通过参照下层膜300及第一膜301的色散方程的参数等，来计算第一层叠体31的下层膜300及第一膜301的折射率及消光系数(步骤S124)。CPU11与套组ID及第一层叠体31相对应地，将下层膜300及第一膜301的膜厚、折射率及消光系数存储于结果DB152中(步骤S125)。

CPU11从结果DB152中读取出套组ID为q的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2(步骤S126)。CPU11根据所述读取出的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2以及第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2来进行拟合(步骤S127)。具体来说，CPU11对为了拟合而读取出的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2与第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2进行比较，并进行使膜厚、色散方程的参数等发生变化，以使得测定光谱与模型光谱之差达到最小的处理(拟合)。CPU11利用最小平方法而获得均方误差χ²以作为所述拟合结果。均方误差χ²可以通过上述的数学式(2)来计算。

作为拟合的结果，CPU11对所计算出的均方误差是否小于等于规定值进行判断(步骤S128)。当CPU11判断为所计算出的均方误差并非小于等于规定值时(步骤S128中为否)，适当变更对第二模型作为初始值而设定的膜厚及色散方程的参数，而再次计算出第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2(步骤S129)。然后，再次转移到步骤S127，反复进行同样的处理。

当CPU11判断为所计算出的均方误差χ²小于等于规定值时(步骤S128中为是)，将此时的拟合所得的膜厚及色散方程的参数确定为应采用的值(步骤S131)。由此，计算出第二层叠体32的下层膜300及第二膜302的膜厚。CPU11通过参照下层膜300及第二膜302的色散方程的参数等，来计算第二层叠体32的下层膜300及第二膜302的折射率和消光系数(步骤S132)。CPU11与套组ID及第二层叠体相对应地，将下层膜300及第二膜302的膜厚、折射率和消光系数存储于结果DB152中(步骤S133)。

CPU11对是否已结束对所有套组30的处理进行判断(步骤S134)。当CPU11判断为未结束对所有套组30的处理时(步骤S134中为否)，将作为变量的q加以递增(步骤S135)。CPU11使处理返回到步骤S118，进行下一个套组30的膜厚及光学常数的计算处理。另一方面，当CPU11判断为已结束对所有套组30的处理时(步骤S134中为是)，结束一系列的处理。由此，只要最初预先生成坐标值文件151并且准备好与该坐标值文件151相对应的模型，便可获得成为测量对象的套组30的第一层叠体31及第二层叠体32的膜厚和光学常数。

图27至图29是表示实施方式2的异常检测处理的顺序的流程图。CPU11将初始值1代入作为变量的q(步骤S141)。CPU11从坐标值文件151中读取出套组ID为q的第一基准坐标及第二基准坐标(步骤S142)。CPU11参照第一基准坐标及第二基准坐标，将图20所示的两个矩形状的框体输出到显示部14。具体来说，CPU11参照第一基准坐标而输出与第一层叠体31相对应的第一框体，参照第二基准坐标而输出与第二层叠体32相对应的第二框体，进而将套组ID输出到框体附近(步骤S143)。

CPU11读取出存储于结果DB152中的与套组IDq相对应的第一膜301的膜厚。CPU11对第一膜301的膜厚是否在预先存储于存储部15中的基准膜厚的规定范围外进行判断(步骤S144)。当CPU11判断为规定范围外时(步骤S144中为是)，与该套组IDq的第一膜301相对应地将膜厚异常棋标存储于结果DB152中(步骤S145)。CPU11向第一框体输出表示膜厚异常的信息及存储于坐标值文件151中的与套组ID相对应的第一基准坐标(步骤S146)。当此处理后以及CPU11无法判断为规定范围外时(步骤S144中为否)，转移到步骤S147的处理。

CPU11读取出存储于结果DB152中的与套组IDq相对应的第一膜301的折射率。CPU11对第一膜301的折射率是否在预先存储于存储部15中的基准折射率的规定范围外进行判断(步骤S147)。当CPU11判断为规定范围外时(步骤S147中为是)，与该套组IDq的第一膜301相对应地将折射率异常棋标存储于结果DB152中(步骤S148)。CPU11向第一框体输出表示折射率异常的信息及存储于坐标值文件151中的与套组ID相对应的第一基准坐标(步骤S149)。再者，当在步骤S146中已经输出了第一基准坐标时，也可以不再输出。当此处理后以及CPU11无法判断为规定范围外时(步骤S147中为否)，转移到步骤S151的处理。

CPU11读取出存储于结果DB152中的与套组IDq相对应的第一膜301的消光系数。CPU11对第一膜301的消光系数是否在预先存储于存储部15中的基准消光系数的规定范围外进行判断(步骤S151)。当CPU11判断为规定范围外时(步骤S151中为是)，与该套组IDq的第一膜301相对应地将消光系数异常棋标存储于结果DB152中(步骤S152)。CPU11向第一框体输出表示消光系数异常的信息及存储于坐标值文件151的与套组ID相对应的第一基准坐标(步骤S153)。当此处理后以及CPU11无法判断为规定范围外时(步骤S151中为否)，转移到步骤S154的处理。

CPU11读取出存储于结果DB152中的与套组IDq相对应的第二膜302的膜厚。CPU11对第二膜302的膜厚是否在预先存储于存储部15中的基准膜厚的规定范围外进行判断(步骤S154)。当CPU11判断为规定范围外时(步骤S154中为是)，与该套组IDq的第二膜302相对应地将膜厚异常棋标存储于结果DB152中(步骤S155)。CPU11向第二框体输出表示膜厚异常的信息及存储于坐标值文件151中的与套组ID相对应的第二基准坐标(步骤S156)。当此处理后以及CPU11无法判断为规定范围外时(步骤S154中为否)，转移到步骤S157的处理。

CPU11读取出存储于结果DB152中的与套组IDq相对应的第二膜302的折射率。CPU11对第二膜302的折射率是否在预先存储于存储部15中的基准折射率的规定范围外进行判断(步骤S157)。当CPU11判断为规定范围外时(步骤S157中为是)，与该套组IDq的第二膜302相对应地将折射率异常棋标存储于结果DB152中(步骤S158)。CPU11向第二框体输出表示折射率异常的信息及存储于坐标值文件151中的与套组ID相对应的第二基准坐标(步骤S159)。当此处理后以及CPU11无法判断为规定范围外时(步骤S157中为否)，转移到步骤S161的处理。

CPU11读取出存储于结果DB152中的与套组IDq相对应的第二膜302的消光系数。CPU11对第二膜302的消光系数是否在预先存储于存储部15中的基准消光系数的规定范围外进行判断(步骤S161)。当CPU11判断为规定范围外时(步骤S161中为是)，与该套组IDq的第二膜302相对应地将消光系数异常棋标存储于结果DB152中(步骤S162)。CPU11向第二框体输出表示消光系数异常的信息及存储于坐标值文件151中的与套组ID相对应的第二基准坐标(步骤S163)。当此处理后以及CPU11无法判断为规定范围外时(步骤S161中为否)，转移到步骤S164的处理。

CPU11对是否已结束对所有套组30的处理进行判断(步骤S164)。当CPU11判断为未结束对所有套组30的处理时(步骤S164中为否)，将作为变量的q加以递增(步骤S165)。CPU11使处理返回到步骤S142，进行下一个套组30的异常检测处理。另一方面，当CPU11判断为已结束对所有套组30的处理时(步骤S164中为是)，结束一系列的处理。由此，可以结合测定对象的膜厚及光学常数的测定，而容易地目测出异常部位，从而可以提高检查效率和生产效率。

本实施方式2是设为如以上所述的构成，其他构成及作用与实施方式1相同，所以对所对应的部分标附相同的参照符号并且省略其详细说明。

实施方式3

实施方式3是关于利用共用参数的形态。图30是表示实施方式3的分光椭率计1的硬件构成的框图。除了实施方式2的构成以外，在存储部15中存储着相关文件154。相关文件154存储着关于构成第一层叠体31及第二层叠体32的各层的膜厚或者光学常数是否为共用的相关信息。用户参照相关信息输入画面而从输入部13输入相关信息。

图31是表示实施方式3的相关信息输入画面的影像的说明图。CPU11参照存储于模型文件153中的第一模型及第二模型，生成相关信息输入画面并输出到显示部14。第一模型对应于第一层叠体31，由下层膜(以下在本实施方式中称为共用膜)300及层叠于该下层膜300上的第一膜301所构成。第二模型对应于第二层叠体32，由共用膜300及层叠于该共用膜300上的第二膜302所构成。在本实施方式中，举出共用膜300的第一模型及第二模型的参数即膜厚及光学常数为共用的示例来进行说明。

CPU11显示用于与各层相对应地输入相关信息的下层用的复选框300c及上层用的复选框301c。用户从输入部13来单击(click)层和共用的参数。再者，在本实施方式中是将膜厚及光学常数两者设为共用的参数，但是也可以将所述两者中的任一者设为共用的参数。当从输入部13输入成为共用膜300的初始值的共用的膜厚及与光学常数对应的色散方程的参数时，CPU11将这些信息存储于存储部15中。在图31的示例中，可以理解的是，与共用膜300对应的复选框300c的膜厚及光学常数是共用的参数。CPU11在接收到确定按钮41的输入时，将从输入部13接收到的相关信息、即、将层及共用的参数存储于相关文件154中。CPU11在进行拟合时，在对这些相关信息加以考虑之后，即，以共用膜300的膜厚及光学常数在第一层叠体31及第二层叠体32中共用作为条件来进行拟合。

图32至图34是表示实施方式3的拟合处理的顺序的流程图。CPU11读取出存储于相关文件154中的相关信息(步骤S180)。CPU11从模型文件153中读取出第一模型(步骤S181)。CPU11对应于读取出的第一模型，从存储部15读取出预先存储的针对第一模型的成为共用膜300的初始值的膜厚及色散方程的参数、以及针对第一模型的成为第一膜301的初始值的膜厚及色散方程的参数(步骤S182)。CPU11根据读取出的第一模型、初始膜厚及参数，计算出第一模型的模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，并将结果存储于存储部15中(步骤S183)。

CPU11从模型文件153中读取出第二模型(步骤S184)。CPU11对应于读取出的第二模型，从存储部15读取出预先存储的针对第二模型的成为共用膜300的初始值的膜厚及色散方程的参数、以及针对第二模型的成为第二膜302的初始值的膜厚及色散方程的参数(步骤S185)。CPU11根据读取出的第二模型、初始膜厚及参数，计算出第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2，并将结果存储于存储部15中(步骤S186)。

CPU11将1代入作为变量的q(步骤S187)。CPU11从结果DB152读取出套组ID为q的第一层叠体31的测定光谱Ψ_K1、Δ_E1(步骤S188)。同样地，CPU11从结果DB152读取出套组ID为q的第二层叠体32的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2(步骤S189)。

CPU11对为了拟合而读取出的第一层叠体31的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1，第一模型的模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，第二层叠体32的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2及第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2进行比较，并以共用膜300的膜厚及色散方程的参数为相同作为条件而进行使膜厚、色散方程的参数等发生变化，以使得测定光谱与模型光谱之差达到最小的处理(拟合)(步骤S191)。CPU11利用最小平方法而获得均方误差χ²以作为所述拟合结果。步骤S191中的均方误差χ²可以通过式(8)来计算。

[数4]

${\mathrm{\χ}}^2=\frac{1}{2T_1-P_1}\underset{i=1}{\overset{T_1}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Exp}}_i-{\mathrm{Mod}}_i)}^2/{\mathrm{\σ}}_i^2$

$+\frac{1}{2T_2-P_2}\underset{i=1}{\overset{T_2}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Exp}}_i-{\mathrm{Mod}}_i)}^2/{\mathrm{\σ}}_i^2...\left(8\right)$

再者，将对第一层叠体31进行了测定的情况下的T₁个测定数据对(pair)设为Exp(i＝1、2、...、T₁)，将T₁个模型的计算数据对设为Mod(i＝1、2、...、T₁)。将对第二层叠体32进行了测定的情况下的T₂个测定数据对设为Exp(i＝1、2、...T₂)，将T₂个模型的计算数据对设为Mod(i＝1、2、...、T₂)。并且，P₁是对第一层叠体31进行测定时的参数的数，P₂是对第二层叠体32进行测定时的参数的数。

作为拟合的结果，CPU11对所计算出的均方误差是否小于等于规定值进行判断(步骤S192)。再者，所述规定值已被存储于存储部15中。

当CPU11判断为所计算出的均方误差并非小于等于规定值时(步骤S192中为否)，转移到步骤S193。CPU11以共用膜300的膜厚及色散方程的参数为相同作为条件，对设定为模型的初始值的膜厚及色散方程的参数进行适当变更，而再次计算出模型光谱Ψ_M1、Δ_M1及模型光谱Ψ_M2、Δ_M2(步骤S193)。再者，所述变更既可以是通过CPU11来进行的变更，也可以是由操作员来进行的变更。然后，再次转移到步骤S191，反复进行同样的处理。

当CPU11判断为所计算出的均方误差小于等于规定值时(步骤S192中为是)，对第一层叠体31各层的膜厚及色散方程的参数进行确定，并且对第二层叠体32各层的膜厚及色散方程的参数进行确定(步骤S194)。再者，因为是以共用膜300的膜厚及色散方程的参数为相同作为条件，所以共用膜300的膜厚在第一层叠体31与第二层叠体32之间为相同。并且，根据膜厚及色散方程的参数而求出的共用膜300的折射率及消光系数也与膜厚同样地，在第一层叠体31与第二层叠体32之间为相同。CPU11通过参照共用膜300及第一膜301的色散方程的参数等，来计算第一层叠体31的共用膜300及第一膜301的折射率和消光系数，并且通过参照共用膜300及第二膜302的色散方程的参数等，来计算第二层叠体32的共用膜300及第二膜302的折射率和消光系数(步骤S195)。

CPU11与套组ID及第一层叠体31相对应地，将共用膜300及第一膜301的膜厚、折射率和消光系数存储于结果DB152中(步骤S196)。同样地，CPU11与套组ID及第二层叠体32相对应地，将共用膜300及第二膜302的膜厚、折射率和消光系数存储于结果DB152中(步骤S197)。

CPU11对是否已结束对所有套组30的处理进行判断(步骤S198)。当CPU11判断为未结束对所有套组30的处理时(步骤S198中为否)，将作为变量的q加以递增(步骤S199)。CPU11使处理返回到步骤S188，进行下一个套组30的拟合。另一方面，当CPU11判断为已结束对所有套组30的处理时(步骤S198中为是)，结束一系列的处理。由此，参数的相关关系减弱而可计算出适当的解。再者，实施方式2的图32至图34中所述的膜厚及光学常数的异常检测处理在此后同样地进行，但因为重复，所以省略说明。

本实施方式3是设为如以上所述的构成，其他构成及作用与实施方式1和实施方式2相同，所以对所对应的部分标附相同的参照符号并且省略其详细说明。

实施方式4

实施方式4是关于形成更多的层叠体的形态。在实施方式2及实施方式3中是举出第一层叠体31及第二层叠体32的示例，但是当然也可以设置大于等于三个的层叠体。以下对进一步设置第三层叠体33的示例进行说明。图35是表示实施方式4的试样50的截面的截面示意图。除了实施方式2及实施方式3的构成以外，还邻接于第二层叠体32而形成着第三层叠体33。在共用膜300上，使第三膜303邻接于第二膜32而形成。第三膜303是膜厚不同或者光学常数与第一膜31和第二膜32不同的不同物质，例如使用氮化硅膜(Si₃N₄)等。第三层叠体33是由共用膜300和第三膜303所构成。由以上所述的第一层叠体31、第二层叠体32和第三层叠体33的组合所构成的套组30是分散配置于基板51上。

图36是表示实施方式4的移动量输入画面的影像的说明图。CPU11从存储部15读取图36所示的移动量输入画面，并输出到显示部14。用户从输入部13输入相对于第一层叠体31的移动量来作为第二层叠体32的移动量。并且，用户从输入部13输入相对于第二层叠体32的移动量来作为第三层叠体33的移动量。再者，也可以输入相对于第一层叠体31的移动量来作为第三层叠体33的移动量。CPU11在从输入部13输入相对于x轴方向及y轴方向的移动量，并操作了确定按钮41时，接收所输入的第二层叠体32及第三层叠体33的移动量。再者，在本实施方式中揭示了移动量以nm单位而输入的示例，但也能够以μm单位等其他的单位而输入。

CPU11读取存储于存储部15中的每个单位长度的坐标数，将坐标数乘以移动量(长度)，计算出第二层叠体32及第三层叠体33的各自的移动坐标数。CPU11将所计算出的第二层叠体32的移动坐标数与第一基准坐标相加，以计算出第二基准坐标。并且，CPU11将第二基准坐标与第三层叠体33的移动坐标数相加，以计算出第三基准坐标。CPU11将所计算出的第二基准坐标及第三基准坐标存储于坐标值文件151中。图37是表示实施方式4的坐标值文件151的记录布局的说明图。进而，设置着第三层叠体的第三基准坐标字段。

在图37的示例中，第三层叠体33的相对于第二层叠体32的移动坐标数为(Ux，Vy)，套组ID01的第三基准坐标成为(x1+Sx+Ux，y1+Ty+Vy)。CPU11参照坐标值文件151而进行载物台的移动控制，以在第一基准坐标进行第一层叠体31的测量，在第二基准坐标进行第二层叠体32的测量，进而在第三基准坐标进行第三层叠体33的测量。

图38是表示实施方式4的相关信息输入画面的影像的说明图。在实施方式4中，针对第三层叠体33的模型已被预先存储于模型文件153中。CPU11参照存储于模型文件153中的第一模型至第三模型，生成相关信息输入画面并输出到显示部14。第一模型与第一层叠体31相对应，由共用膜300及层叠于该共用膜300上的第一膜301所构成。第二模型与第二层叠体32相对应，由共用膜300及层叠于该共用膜300上的第二膜302所构成。第三模型与第三层叠体33相对应，由共用膜300及层叠于该共用膜300上的第三膜303所构成。在本实施方式中，举出共用膜300的第一模型至第三模型的参数即膜厚及光学常数为共用的示例来进行说明。

CPU11显示用来与各层相对应地输入相关信息的下层用的复选框300c及上层用的复选框301c。用户从输入部13来单击层和所共用的参数。再者，在本实施方式中是将膜厚及光学常数两者设为共用的参数，但是也可以将所述两者中的任一者设为共用的参数。当从输入部13输入成为共用膜300的初始值的共用的膜厚及与光学常数对应的色散方程的参数时，CPU11将这些信息存储于存储部15中。在图38的示例中，可以理解的是，与共用膜300相对应的复选框300c的膜厚及光学常数是共用的参数。CPU11在接收到确定按钮41的输入时，将从输入部13接收到的相关信息、即、将层及共用的参数存储于相关文件154中。CPU11在进行拟合时，在对这些相关信息加以考虑之后，即，以共用膜300的膜厚及光学常数在第一层叠体31及第二层叠体32中为共用作为条件来进行拟合。

图39及图40是表示实施方式4的测定处理的顺序的流程图。CPU11将1代入作为变量的q(步骤S261)。CPU11从坐标值文件151读取出套组ID为q的第一基准坐标(步骤S262)。当变量q为1时，读取出套组ID“01”的第一基准坐标。CPU11经由马达控制机9来控制第一马达M1和第二马达M2，以使载物台移动到第一基准坐标为止(步骤S263)。由此，做好第一层叠体31的测量准备。分光椭率计1的CPU11对光照射器3及光获取器5进行控制，向第一层叠体31照射光，以对测定光谱Ψ_E1、Δ_E1进行测定(步骤S264)。CPU11接收经由数据导入机8而输出的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1，并与套组ID相对应地存储于结果DB152中(步骤S265)。

CPU11从坐标值文件151中读取出套组ID为q的第二基准坐标(步骤S266)。CPU11经由马达控制9而对第一马达M1及第二马达M2进行控制，以使载物台移动到第二基准坐标为止(步骤S267)。由此，做好第二层叠体32的测量准备。分光椭率计1的CPU11对光照射器3及光获取器5进行控制，向第二层叠体32照射光，以对测定光谱Ψ_E2、Δ_E2进行测定(步骤S268)。

CPU11接收经由数据导入机8而输出的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2，并将该测定光谱Ψ_E2、Δ_E2与套组ID相对应地存储于结果DB152中(步骤S269)。CPU11从坐标值文件151读取出套组ID为q的第三基准坐标(步骤S271)。CPU11经由马达控制机9而对第一马达M1及第二马达M2进行控制，使载物台移动到第三基准坐标为止(步骤S272)。由此，做好第三层叠体33的测量准备。分光椭率计1的CPU11对光照射器3及光获取器5进行控制，向第三层叠体33照射光，以对测定光谱Ψ_E3、Δ_E3进行测定(步骤S273)。

CPU11接收经由数据导入机8而输出的测定光谱Ψ_E3、Δ_E3，并与套组ID相对应地存储于结果DB152中(步骤S274)。CPU11对是否已结束对所有套组30的处理进行判断(步骤S275)。当CPU11判断为未结束对所有套组30的处理时(步骤S275中为否)，将作为变量的q加以递增(步骤S276)。CPU11使处理返回到步骤S2620，以对下一个套组30的测定光谱进行测定。另一方面，当CPU11判断为已结束对所有套组30的处理时(步骤S275中为是)，结束一系列的处理。

图41至图43是表示实施方式4的拟合处理的顺序的流程图。CPU11读取出存储于相关文件154中的相关信息(步骤S281)。CPU11从模型文件153中读取出第一模型(步骤S282)。CPU11对应于所读取出的第一模型，从存储部15读取出预先存储的针对第一模型的成为共用膜300的初始值的膜厚及色散方程的参数、以及针对第一模型的成为第一膜301的初始值的膜厚及色散方程的参数(步骤S283)。CPU11根据读取出的第一模型、初始膜厚及参数，而计算出第一模型的模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，并将结果存储于存储部15中(步骤S284)。

CPU11从模型文件153中读取出第二模型(步骤S285)。CPU11对应于读取出的第二模型，从存储部15读取出预先存储的针对第二模型的成为共用膜300的初始值的膜厚及色散方程的参数、以及针对第二模型的成为第二膜302的初始值的膜厚及色散方程的参数(步骤S286)。CPU11根据读取出的第二模型、初始膜厚及参数，而计算出第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2，并将结果存储于存储部15中(步骤S287)。

CPU11从模型文件153中读取出第三模型(步骤S288)。CPU11对应于读取出的第三模型，从存储部15读取出预先存储的针对第三模型的成为共用膜300的初始值的膜厚及色散方程的参数、以及针对第三模型的成为第三膜303的初始值的膜厚及色散方程的参数(步骤S289)。CPU11根据读取出的第三模型、初始膜厚及参数，而计算出第三模型的模型光谱Ψ_M3、Δ_M3，并将结果存储于存储部15中(步骤S291)。

CPU11将1代入作为变量的q(步骤S292)。CPU11从结果DB152中读取出套组ID为q的第一层叠体31的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1，第二层叠体32的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2及第三层叠体33的测定光谱Ψ_E3、Δ_E3(步骤S293)。

CPU11对为了拟合而读取出的第一层叠体31的测定光谱Ψ_E1、Δ_E1，第一模型的模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，第二层叠体32的测定光谱Ψ_E2、Δ_E2，第二模型的模型光谱Ψ_M2、Δ_M2，第三层叠体33的测定光谱Ψ_E3、Δ_E3及第三模型的模型光谱Ψ_M3、Δ_M3进行比较，并以共用膜300的膜厚及色散方程的参数为相同作为条件而进行使膜厚、色散方程的参数等发生变化，以使得测定光谱与模型光谱之差达到最小的处理(拟合)(步骤S294)。CPU11利用最小平方法而获得均方误差χ²以作为所述拟合结果。步骤S294中的均方误差χ²可以通过式(7)来计算。

作为拟合的结果，CPU11对所计算出的均方误差是否小于等于规定值进行判断(步骤S295)。再者，所述规定值已被存储于存储部15中。当CPU11判断为所计算出的均方误差并非小于等于规定值时(步骤S295中为否)，转移到步骤S296。CPU11以共用膜300的膜厚及色散方程的参数相同为条件，对设定为模型的初始值的膜厚及色散方程的参数进行适当变更，而再次计算出模型光谱Ψ_M1、Δ_M1，模型光谱Ψ_M2、Δ_M2及模型光谱Ψ_M3、Δ_M3(步骤S296)。再者，所述变更既可以是通过CPU11来进行的变更，也可以是由操作员来进行的变更。然后，再次转移到步骤S294，反复进行同样的处理。

当CPU11判断为所计算出的均方误差小于等于规定值时(步骤S295中为是)，对第一层叠体31各层的膜厚及色散方程的参数、第二层叠体32各层的膜厚及色散方程的参数、以及第三层叠体33各层的膜厚及色散方程的参数进行确定(步骤S297)。再者，因为是以共用膜300的膜厚及色散方程的参数相同来作为条件，所以共用膜300的膜厚在第一层叠体31至第三层叠体33之间为相同。并且，根据色散方程的参数而求出的共用膜300的折射率及消光系数也与膜厚同样地，在第一层叠体31至第三层叠体33之间为相同。CPU11通过参照共用膜300及第一膜301的色散方程的参数等，来计算第一层叠体31的共用膜300及第一膜301的折射率和消光系数，通过参照共用膜300及第二膜302的色散方程的参数等，来计算第二层叠体32的共用膜300及第二膜302的折射率和消光系数，通过参照共用膜300及第三膜303的色散方程的参数等，来计算第三层叠体33的共用膜300及第三膜303的折射率及消光系数(步骤S298)。

CPU11与套组ID及第一层叠体31相对应地，将共用膜300及第一膜301的膜厚、折射率和消光系数存储于结果DB152中(步骤S299)。同样地，CPU11与套组ID及第二层叠体32相对应地，将共用膜300及第二膜302的膜厚、折射率和消光系数存储于结果DB152中(步骤S301)。CPU11与套组ID及第三层叠体33相对应地，将共用膜300及第三膜303的膜厚、折射率和消光系数存储于结果DB152中(步骤S302)。

CPU11对是否已结束对所有套组30的处理进行判断(步骤S303)。当CPU11判断为未结束对所有套组30的处理时(步骤S303中为否)，将作为变量的q加以递增(步骤S304)。CPU11使处理返回到步骤S293，进行下一个套组30的拟合。另一方面，当CPU11判断为已结束对所有套组30的处理时(步骤S303中为是)，结束一系列的处理。由此，即使套组30内的层叠体的数量增加时，也可以不费工夫地通过预先将位置与模型加以对应来对试样50的成为测定对象的多个套组30进行测定。并且，通过在套组30内横向地将至少一层的参数共用化，从而能够精度良好地计算出膜厚或者光学常数。

本实施方式4是设为如以上所述的构成，其他构成及作用与实施方式1至实施方式3相同，所以对所对应的部分标附相同的参照符号并且省略其详细说明。

实施方式5

图44是表示实施方式5的分光椭率计1的构成的框图。实施方式5的分光椭率计1的用于使电脑10运行的电脑程序如本实施方式5般，也可以通过光盘只读存储器(CD-ROM，compact disc read-only memory)、存储卡(memory card)等便携式记录媒体1A来提供。此外，也可以通过局域网(LAN，Local Area Network)或者因特网(internet)等未图示的通信网而从未图示的服务器电脑下载电脑程序。以下，对其内容进行说明。

将记录着执行上述处理的电脑程序的便携式记录媒体1A插入到图44所示的电脑10的未图示的记录媒体读取装置中，将该程序安装到存储部15的程序内。或者，也可以通过未图示的通信部而从外部的未图示的服务器电脑下载该程序，并将该程序安装到存储部15中。所述程序是加载(load)到随机存储器(RAM，random access memory)12上来执行。由此，作为如上所述的电脑10而发挥功能。

本实施方式5是设为如以上所述的构成，其他构成及作用与实施方式1至实施方式4相同，所以对所对应的部分标附相同的参照符号并且省略其详细说明。

实施方式6

实施方式6是关于套组30的另一形态。图45是表示试样50的另一形态的平面的平面图。在实施方式2中，说明了第二层叠体32是与第一层叠体31的x轴方向平行地设置的示例，但本发明并不限于此。图45(a)表示第二层叠体32是与第一层叠体31的y轴方向平行地设置的示例。在y轴方向上连结着的第一层叠体31与第二层叠体32形成套组30。所述套组30是分散配置于基板51的x轴方向及y轴方向。图45(b)表示第二层叠体32的x坐标最小值及y坐标最小值的点与第一层叠体31的x坐标最大值及y坐标最大值的点相邻接的示例。通过第一层叠体31的x坐标最大值及y坐标最大值的点与第二层叠体32的x坐标最小值及y坐标最小值的点相邻接而连结的套组30是分散配置于基板51的x轴方向及y轴方向。

本实施方式6是设为如以上所述的构成，其他构成及作用与实施方式1至实施方式5相同，所以对所对应的部分标附相同的参照符号并且省略其详细说明。

实施方式7

实施方式7是关于实施方式2中所述的下层膜300以及实施方式1、实施方式3和实施方式4中所述的共用膜300的异常检测处理。除了实施方式1至实施方式4中所述的第一层叠体31至第三层叠体33的异常检测处理以外，还可以进行共用膜300(包括下层膜300)的异常检测处理。

图46及图47是表示共用膜300的异常检测处理的顺序的流程图。CPU11将1代入作为变量的q(步骤S331)。CPU11从坐标值文件151中读取出套组ID为q的第一基准坐标(步骤S332)。CPU11参照第一基准坐标，将一个矩形状的框体输出到显示部14。具体来说，CPU11参照第一基准坐标，输出具有与共用膜300所对应的第一框体及第二框体大致相同面积的框体，进而将套组ID输出到框体附近(步骤S333)。

CPU11读取出存储于结果DB152中的与套组IDq相对应的共用膜300的膜厚。CPU11对共用膜300的膜厚是否在预先存储于存储部15中的基准膜厚的规定范围外进行判断(步骤S334)。当CPU11判断为规定范围外时(步骤S334中为是)，与该套组IDq的共用膜300相对应地将膜厚异常棋标存储于结果DB152中(步骤S335)。CPU11向框体输出表示膜厚异常的信息及存储于坐标值文件151中的与套组I D相对应的第一基准坐标(步骤S336)。当此处理后以及CPU11无法判断为规定范围外时(步骤S334中为否)，转移到步骤S337的处理。

CPU11读取出存储于结果DB152中的与套组IDq相对应的共用膜300的折射率。CPU11对共用膜300的折射率是否在预先存储于存储部15中的基准折射率的规定范围外进行判断(步骤S337)。当CPU11判断为规定范围外时(步骤S337中为是)，与该套组IDq的共用膜300相对应地将折射率异常棋标存储于结果DB152中(步骤S338)。CPU11向框体输出表示折射率异常的信息及存储于坐标值文件151中的与套组ID相对应的第一基准坐标(步骤S339)。当此处理后以及CPU11无法判断为规定范围外时(步骤S337中为否)，转移到步骤S341的处理。

CPU11读取出存储于结果DB152中的与套组IDq相对应的共用膜300的消光系数。CPU11对共用膜300的消光系数是否在预先存储于存储部15中的基准消光系数的规定范围外进行判断(步骤S341)。当CPU11判断为规定范围外时(步骤S341中为是)，与该套组IDq的共用膜300相对应地将消光系数异常棋标存储于结果DB152中(步骤S342)。CPU11向框体输出表示消光系数异常的信息及存储于坐标值文件151中的与套组ID相对应的第一基准坐标(步骤S343)。当此处理后以及CPU11无法判断为规定范围外时(步骤S341中为否)，转移到步骤S344的处理。

CPU11对是否已结束对所有套组30的处理进行判断(步骤S344)。当CPU11判断为未结束对所有套组30的处理时(步骤S344中为否)，将作为变量的q加以递增(步骤S345)。CPU11使处理返回到步骤S332，进行下一个套组30的异常检测处理。另一方面，当CPU11判断为已结束对所有套组30的处理时(步骤S344中为是)，结束一系列的处理。

本实施方式7是设为如以上所述的构成，其他构成及作用与实施方式1至实施方式6相同，所以对所对应的部分标附相同的参照符号并且省略其详细说明。

关于包含以上的实施方式1至实施方式7的实施方式，进一步揭示以下附注。

(附注1)

一种分光椭率计，对试样的膜厚或者光学常数进行测量，所述分光椭率计的特征在于包括：

存储机构，将应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量存储于存储部；

第一测定机构，使测量位置移动到所述存储部中所存储的一个第一基准位置，照射光并对所反射的光的偏光状态进行测定；

辅助测定机构，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并对所反射的光的偏光状态进行测定；

将与所述存储部中所存储的第一基准位置相对应的第一模型及与所述辅助基准位置相对应的辅助模型双方共用的参数存储于所述存储部的机构；以及

计算机构，根据包含所述存储部中所存储的共用的参数的第一模型及辅助模型、以及由所述第一测定机构所测定的光的偏光状态及由所述辅助测定机构所测定的光的偏光状态来进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

(附注2)

根据附注1所述的分光椭率计，其特征在于：

所述存储机构被构成为将应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的多个移动量存储于存储部，

所述辅助测定机构被构成为使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的多个移动量来确定的多个辅助基准位置的各个位置，照射光并对所反射的光的偏光状态进行测定，

在所述存储部中存储着第一模型及多个辅助模型，将所述第一模型与多个辅助模型之间所共用的至少一层的膜厚作为共用的参数，

所述计算机构被构成为根据具有包括所述一层的膜厚的共用的参数的第一模型及多个辅助模型、以及由所述第一测定机构所测定的光的偏光状态及由所述辅助测定机构所测定的多个辅助基准位置的光的偏光状态进行分析，以计算出所述第一基准位置及所述多个辅助基准位置上的膜厚或者光学常数。

Claims (10)

1.一种光学测定装置，对试样的膜厚或者光学常数进行测量，所述光学测定装置的特征在于包括：

存储机构，将应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量存储于存储部；

第一测定机构，使测量位置移动到存储在所述存储部中的一个第一基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定；

辅助测定机构，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定；

第一计算机构，根据与存储在所述存储部中的第一基准位置相对应的第一模型及由所述第一测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数；以及

辅助计算机构，根据与存储在所述存储部中的辅助基准位置相对应的辅助模型及由所述辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

2.根据权利要求1所述的光学测定装置，其特征在于：

所述第一测定机构被构成为在所述一个第一基准位置进行测定之后，使测量位置移动到存储在所述存储部中的另一个第一基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定，

所述辅助测定机构被构成为在根据与所述一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置进行测定之后，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的另一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定。

3.根据权利要求2所述的光学测定装置，其特征在于包括：

当由所述第一计算机构所计算出的膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数的规定范围外时，将所对应的第一基准位置及表示异常的信号予以输出的机构；以及

当由所述辅助计算机构所计算出的膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数的规定范围外时，将所对应的辅助基准位置及表示异常的信号予以输出的机构。

4.一种光学测定装置，对试样的膜厚或者光学常数进行测量，所述光学测定装置的特征在于包括：

存储机构，将应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量存储于存储部；

第一测定机构，使测量位置移动到存储在所述存储部中的一个第一基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定；

辅助测定机构，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定；

将与存储在所述存储部中的第一基准位置相对应的第一模型及与所述辅助基准位置相对应的辅助模型双方共用的参数存储于所述存储部的机构；以及

计算机构，根据包含存储在所述存储部中的共用的参数的第一模型及辅助模型、以及由所述第一测定机构所测定的光的状态变化及由所述辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

5.根据权利要求4所述的光学测定装置，其特征在于：

所述第一测定机构被构成为在所述一个第一基准位置进行测定之后，使测量位置移动到存储在所述存储部中的另一个第一基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定，

所述辅助测定机构被构成为在根据与所述一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置进行测定之后，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的另一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并对所反射的光的状态变化进行测定。

6.根据权利要求5所述的光学测定装置，其特征在于包括：

当由所述计算机构所计算出的膜厚或者光学常数在预先存储的基准膜厚或者基准光学常数的规定范围外时，将所对应的第一基准位置或者辅助基准位置及表示异常的信号予以输出的机构。

7.根据权利要求4所述的光学测装置，其特征在于：

将所述第一模型及辅助模型双方共用的至少一层的膜厚作为共用的参数，

所述计算机构被构成为根据具有包括所述一层的膜厚的共用的参数的第一模型及辅助模型、以及由所述第一测定机构所测定的光的状态变化及由所述辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出所述第一基准位置及所述辅助基准位置上的膜厚或者光学常数。

8.一种使光学测定装置所具有的电脑发挥功能的程序，其特征在于使电脑执行如下的步骤：

第一测定步骤，使测量位置移动到存储在存储部中的一个第一基准位置，照射光并利用电脑的控制部来对所反射的光的状态变化进行测定，所述存储部存储着应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量；

辅助测定步骤，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并利用所述控制部来对所反射的光的状态变化进行测定；

第一计算步骤，根据与存储在所述存储部中的第一基准位置相对应的第一模型及通过所述第一测定步骤所测定的光的状态变化进行分析，利用所述控制部来计算出膜厚或者光学常数；以及

辅助计算步骤，根据与存储在所述存储部中的辅助基准位置相对应的辅助模型及通过所述辅助测定步骤所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

9.一种使光学测定装置所具有的电脑发挥功能的程序，其特征在于使电脑执行如下的步骤：

第一测定步骤，使测量位置移动到存储在存储部中的一个第一基准位置，照射光并利用电脑的控制部来对所反射的光的状态变化进行测定，所述存储部存储着应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量；

辅助测定步骤，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并利用所述控制部来对所反射的光的状态变化进行测定；以及

计算步骤，根据包含与存储在所述存储部中的所述第一基准位置相关的所述第一模型及与所述辅助基准位置相对应的辅助模型双方共用的参数的第一模型及辅助模型、以及由所述第一测定机构所测定的光的状态变化及由所述辅助测定机构所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

10.一种测量方法，利用具有控制部的光学测定装置来对试样的膜厚或者光学常数进行测量，所述测量方法的特征在于包括：

第一测定步骤，使测量位置移动到存储在存储部中的一个第一基准位置，照射光并利用所述控制部来对所反射的光的状态变化进行测定，所述存储部存储着应测量的多个第一基准位置及相对于该第一基准位置的至少一个移动量；

辅助测定步骤，使测量位置移动到根据与存储在所述存储部中的一个第一基准位置相对的移动量来确定的辅助基准位置，照射光并利用所述控制部来对所反射的光的状态变化进行测定；

第一计算步骤，根据与存储在所述存储部中的第一基准位置相对应的第一模型及通过所述第一测定步骤所测定的光的状态变化进行分析，利用所述控制部来计算出膜厚或者光学常数；以及

辅助计算步骤，根据与存储在所述存储部中的辅助基准位置相对应的辅助模型及通过所述辅助测定步骤所测定的光的状态变化进行分析，以计算出膜厚或者光学常数。

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