JP2001281097A - 散乱光測定方法及び装置 - Google Patents
散乱光測定方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サンプルによる散乱光を積分球内壁で多重反
射させることによって検出光量が低減する。 【手段】 第１の発明は、光学材料及び光学薄膜の散乱
光の測定方法において、前記散乱光を平行光に変換する
変換工程を備える方法とした。第２の発明は、光学材料
及び光学薄膜の散乱光の測定装置において、前記散乱光
を平行光に変換する変換手段を備える構成とした。
射させることによって検出光量が低減する。 【手段】 第１の発明は、光学材料及び光学薄膜の散乱
光の測定方法において、前記散乱光を平行光に変換する
変換工程を備える方法とした。第２の発明は、光学材料
及び光学薄膜の散乱光の測定装置において、前記散乱光
を平行光に変換する変換手段を備える構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学材料及び光学
薄膜にみられる散乱光量の測定に関するものである。
薄膜にみられる散乱光量の測定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光学素子等の重要評価項目のうち、散乱
光の特性評価があげられる。光学素子等に光を照射した
際に発生する散乱光の散乱源は、主に光学素子等の内部
欠陥、及び表面欠陥である。従って散乱光の特性評価
は、光学素子等の品質上で重要である。光学素子等の散
乱光を測定するための測定方法としては、従来、積分球
を用いる方法が知られている。積分球による散乱測定方
法は、光源からサンプルに光を照射し、四方に散乱され
る散乱光を積分球内壁で多重反射させて強度を平均化し
た後、積分球内部に設置された光検出器にて測定する。
光の特性評価があげられる。光学素子等に光を照射した
際に発生する散乱光の散乱源は、主に光学素子等の内部
欠陥、及び表面欠陥である。従って散乱光の特性評価
は、光学素子等の品質上で重要である。光学素子等の散
乱光を測定するための測定方法としては、従来、積分球
を用いる方法が知られている。積分球による散乱測定方
法は、光源からサンプルに光を照射し、四方に散乱され
る散乱光を積分球内壁で多重反射させて強度を平均化し
た後、積分球内部に設置された光検出器にて測定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来法
には３つの問題点がある。第１の問題点は、サンプルに
よる散乱光を積分球内壁で多重反射させることによって
検出光量が低減することである。第２の問題点は、積分
球内壁で多重反射させて強度を平均化した後、光検出器
にて測定する為、後方散乱された光量と前方散乱された
光量との合計値に関する情報しか得られないことであ
る。即ち、散乱光の散乱方向に関する情報が全く得られ
ないことである。
には３つの問題点がある。第１の問題点は、サンプルに
よる散乱光を積分球内壁で多重反射させることによって
検出光量が低減することである。第２の問題点は、積分
球内壁で多重反射させて強度を平均化した後、光検出器
にて測定する為、後方散乱された光量と前方散乱された
光量との合計値に関する情報しか得られないことであ
る。即ち、散乱光の散乱方向に関する情報が全く得られ
ないことである。
【０００４】第３の問題点は、積分球内壁に使用される
材質である。積分球内壁の材料としては、硫酸バリウ
ム、テトラフルオロエチレン等が使用されているが、こ
れらの材料は紫外光に対して大きな吸収量を示す。従っ
て、従来の材質では、紫外光の散乱光の高精度な測定は
できない。
材質である。積分球内壁の材料としては、硫酸バリウ
ム、テトラフルオロエチレン等が使用されているが、こ
れらの材料は紫外光に対して大きな吸収量を示す。従っ
て、従来の材質では、紫外光の散乱光の高精度な測定は
できない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、光学材料及び光学薄膜の散乱光の測定
方法において、前記散乱光を平行光に変換する変換工程
を備える方法とした。また、光学材料及び光学薄膜の散
乱光の測定装置において、前記散乱光を平行光に変換す
る変換手段を備える構成とした。
めに、本発明は、光学材料及び光学薄膜の散乱光の測定
方法において、前記散乱光を平行光に変換する変換工程
を備える方法とした。また、光学材料及び光学薄膜の散
乱光の測定装置において、前記散乱光を平行光に変換す
る変換手段を備える構成とした。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき説明する。図1は本発明にかかる第一実施形態の
散乱光測定装置の概略断面図である。光源11から照射さ
れる光は、ビーム成形光学系16にて平行光に成形され
る。平行に形成された光は、光量調節光学系17にて光量
調整され、ビームスプリッタ18にて参照光と測定光とに
分離される。参照光は光量モニタセンサ19にてモニタリ
ングされるため、測定光の光量変動が確認可能である。
分離された測定光は放物面ミラー12の焦点位置に設置さ
れたサンプル13に照射される。なお、サンプル13のう
ち、光検出器14側半分の領域の両面には吸収媒体15aが
設けられている。吸収媒体15aの設置の目的は、サンプ
ル13から発生する散乱光のうち、光検出器14へ直接入射
する散乱光を防ぐことである。サンプル13に測定光を照
射して発生した散乱光は、放物面ミラー12で反射される
ことによって平行光に変換され、光検出器14で受光され
る。一方、サンプル13に測定光を照射した際、サンプル
13を透過した光は、吸収媒体15bで吸収されるので、透
過光が散乱光の測定に影響を及ぼすことはない。変換の
前後において、散乱方向に応じた位置分布が変化しな
い。即ち、サンプル13から発生する、互いに異なる方向
へ散乱された散乱光は、交差、合流することなく、方向
に関する分布を保ったまま光検出器14で受光される。な
お、測定しようとする波長によっては、吸収等の問題に
より、大気中成分が測定に悪影響を与えることが懸念さ
れる。その為、チャンバ10内は真空、窒素ガスパージが
可能となっている。光源11としては例えばD2ランプ，発
光ランプ，レーザ等が使用される。光源11がD2ランプ，
発光ランプである場合、光量調節光学系17としてはコリ
メータ光学系等を用いることが適切である。一方、レー
ザが使用される場合、光量調節光学系17としてはアパー
チャー等が適切である。放物面ミラー12からの反射光
は、放物面ミラー12の頂点及び焦点を結ぶ直線（測定光
の光路）に対して垂直な放物面ミラー12の断面と同様の
形状、即ち円形状の分布を示す。そこで光検出器14とし
て円盤状にフォトダイオードを用いることにより、前記
反射光の強度分布状態を確認することができる。あるい
は、フォトダイオードをスキャンさせる方法も可能であ
る。結果としてサンプル13に測定光を照射して発生した
散乱光の散乱方向に関する光強度分布等の情報を得るこ
とが可能となる。更には前記光強度分布を足し合わせる
ことにより、サンプル13からの散乱光に関する総合的な
強度を確認することができる。光検出器14で受光された
光は、電気信号に変換されて不図示の処理回路に出力さ
れる。なお、本発明を実施するにあたっての注意事項と
して、放物面ミラー12における反射率の不均一性が挙げ
られる。反射率とは、一般的には反射体に対する入射角
度に依存する値である。サンプル13からの散乱光が放物
面ミラー12に入射する際、その入射角度は散乱方向によ
り異なる。詳しくは、放物面ミラー12の頂点付近へ入射
する場合に入射角度が最も小さく、頂点から離れるにつ
れて入射角度は増大する。従って、放物面ミラー12には
測定光の波長に応じ、広い入射角度において反射率の均
一性を示すミラーを用いることが望ましい。しかし、仮
に適切なミラーが入手不可能であったとしても、前記の
問題は回避できる。放物面ミラー12の反射率に関する入
射角度依存性を測定し、予めその不均一性を確認した
上、光検出器14aで受光された光を電気信号に変換する
際に、前記不均一性に関する補正を行えばよい。この補
正に関する具体的な方法を次に記す。放物面ミラー12上
の領域を細分化し，サンプル13から発生する散乱光のう
ち、微少領域Siへ散乱する方向成分を有する散乱光の強
度をIiする。又、Siへ入射した散乱光をSiで反射して平
行光に変換するのであるが、この時の反射率をRi，更に
光検出器14にて受光されるSiからの平行光の強度をIi´
とする。すると、前記Ii，Ri，Ii´の間には次式が成立
する；Σ∴ Ii× Ri=Ii´ 上式のうち、入手したい各散乱方向が示す真の散乱光強
度はIiであり，かつＲi，Ｉi´は測定可能な値である。
従って； Ｉi = Ii´／Ri より、真の散乱光強度Iiが算出可能である。又、Iiを放
物ミラー12上の全領域について足し合わせると、サンプ
ル13からの散乱光のうち、放物面ミラー12側へ散乱した
散乱光の総合的な強度が得られる。更に、サンプル13の
形状が対称であると仮定すると全散乱光強度 2ΣIi が
得られる。又、特に放物面ミラー12の吸収が大きい場合
には 反射熱が懸念される。このような場合は放物面ミ
ラー12外面に水冷等の冷却機構を設けることが望まし
い。
基づき説明する。図1は本発明にかかる第一実施形態の
散乱光測定装置の概略断面図である。光源11から照射さ
れる光は、ビーム成形光学系16にて平行光に成形され
る。平行に形成された光は、光量調節光学系17にて光量
調整され、ビームスプリッタ18にて参照光と測定光とに
分離される。参照光は光量モニタセンサ19にてモニタリ
ングされるため、測定光の光量変動が確認可能である。
分離された測定光は放物面ミラー12の焦点位置に設置さ
れたサンプル13に照射される。なお、サンプル13のう
ち、光検出器14側半分の領域の両面には吸収媒体15aが
設けられている。吸収媒体15aの設置の目的は、サンプ
ル13から発生する散乱光のうち、光検出器14へ直接入射
する散乱光を防ぐことである。サンプル13に測定光を照
射して発生した散乱光は、放物面ミラー12で反射される
ことによって平行光に変換され、光検出器14で受光され
る。一方、サンプル13に測定光を照射した際、サンプル
13を透過した光は、吸収媒体15bで吸収されるので、透
過光が散乱光の測定に影響を及ぼすことはない。変換の
前後において、散乱方向に応じた位置分布が変化しな
い。即ち、サンプル13から発生する、互いに異なる方向
へ散乱された散乱光は、交差、合流することなく、方向
に関する分布を保ったまま光検出器14で受光される。な
お、測定しようとする波長によっては、吸収等の問題に
より、大気中成分が測定に悪影響を与えることが懸念さ
れる。その為、チャンバ10内は真空、窒素ガスパージが
可能となっている。光源11としては例えばD2ランプ，発
光ランプ，レーザ等が使用される。光源11がD2ランプ，
発光ランプである場合、光量調節光学系17としてはコリ
メータ光学系等を用いることが適切である。一方、レー
ザが使用される場合、光量調節光学系17としてはアパー
チャー等が適切である。放物面ミラー12からの反射光
は、放物面ミラー12の頂点及び焦点を結ぶ直線（測定光
の光路）に対して垂直な放物面ミラー12の断面と同様の
形状、即ち円形状の分布を示す。そこで光検出器14とし
て円盤状にフォトダイオードを用いることにより、前記
反射光の強度分布状態を確認することができる。あるい
は、フォトダイオードをスキャンさせる方法も可能であ
る。結果としてサンプル13に測定光を照射して発生した
散乱光の散乱方向に関する光強度分布等の情報を得るこ
とが可能となる。更には前記光強度分布を足し合わせる
ことにより、サンプル13からの散乱光に関する総合的な
強度を確認することができる。光検出器14で受光された
光は、電気信号に変換されて不図示の処理回路に出力さ
れる。なお、本発明を実施するにあたっての注意事項と
して、放物面ミラー12における反射率の不均一性が挙げ
られる。反射率とは、一般的には反射体に対する入射角
度に依存する値である。サンプル13からの散乱光が放物
面ミラー12に入射する際、その入射角度は散乱方向によ
り異なる。詳しくは、放物面ミラー12の頂点付近へ入射
する場合に入射角度が最も小さく、頂点から離れるにつ
れて入射角度は増大する。従って、放物面ミラー12には
測定光の波長に応じ、広い入射角度において反射率の均
一性を示すミラーを用いることが望ましい。しかし、仮
に適切なミラーが入手不可能であったとしても、前記の
問題は回避できる。放物面ミラー12の反射率に関する入
射角度依存性を測定し、予めその不均一性を確認した
上、光検出器14aで受光された光を電気信号に変換する
際に、前記不均一性に関する補正を行えばよい。この補
正に関する具体的な方法を次に記す。放物面ミラー12上
の領域を細分化し，サンプル13から発生する散乱光のう
ち、微少領域Siへ散乱する方向成分を有する散乱光の強
度をIiする。又、Siへ入射した散乱光をSiで反射して平
行光に変換するのであるが、この時の反射率をRi，更に
光検出器14にて受光されるSiからの平行光の強度をIi´
とする。すると、前記Ii，Ri，Ii´の間には次式が成立
する；Σ∴ Ii× Ri=Ii´ 上式のうち、入手したい各散乱方向が示す真の散乱光強
度はIiであり，かつＲi，Ｉi´は測定可能な値である。
従って； Ｉi = Ii´／Ri より、真の散乱光強度Iiが算出可能である。又、Iiを放
物ミラー12上の全領域について足し合わせると、サンプ
ル13からの散乱光のうち、放物面ミラー12側へ散乱した
散乱光の総合的な強度が得られる。更に、サンプル13の
形状が対称であると仮定すると全散乱光強度 2ΣIi が
得られる。又、特に放物面ミラー12の吸収が大きい場合
には 反射熱が懸念される。このような場合は放物面ミ
ラー12外面に水冷等の冷却機構を設けることが望まし
い。
【０００７】図2は本発明にかかる第二実施形態の散乱
光測定装置の概略断面図である。なお、光源からの光が
サンプルに照射されるまでの工程は本発明にかかる第一
の実施形態と同様である為、詳細な説明、および図2に
おける図解は省略する。回転楕円面の内側にアルミ等を
蒸着し、回転楕円面ミラー23を形成する。回転楕円面ミ
ラー23には、焦点21及び焦点22が存在する（ａ）。回転
楕円面ミラー23の一方の焦点21にサンプル24、他方の焦
点22に受光部25をそれぞれ設置し、回転楕円面ミラー23
の長回転軸上に測定光の光路を設ける。なお、測定光の
照射方向は、焦点２１から焦点２２へ向かう方向であ
り、回転楕円面ミラー23は前記光路と交差する部分に光
路穴を有する。サンプル24からの散乱光は円周で反射さ
れ、全て受光部25へと集光される。後方散乱を測定する
際、サンプル24の前方にサンプルと同サイズの吸収媒体
26を設置し、前方散乱光および透過光を吸収する
（ｂ）。前方散乱を測定する際、同様にサンプル24の後
方にサンプル24と同サイズの吸収媒体27を設置する。こ
の吸収媒体27には、入射光を通すための穴が開いてい
る。また、前方散乱の測定時に限り、透過光用の遮光用
に透過光を遮る程度の大きさ吸収媒体28を設置する
（ｃ）。これら後方散乱量と前方散乱量を合わせて、全
散乱量とする。なお、前方散乱測定時においては、受光
部25には表と裏から光が入射する為、両面に受光素子が
設置された受光部25を使用する。あるいは、片面にのみ
受光素子が設置され、かつ回転機構（不図示）を有する
受光部25の使用も可能である。さらに回転機構（不図
示）によってサンプルを動かせるようにしてもよい。
又、比較的容易に作成可能であるシンチレータを両面に
設けた受光部25も有効に利用される。
光測定装置の概略断面図である。なお、光源からの光が
サンプルに照射されるまでの工程は本発明にかかる第一
の実施形態と同様である為、詳細な説明、および図2に
おける図解は省略する。回転楕円面の内側にアルミ等を
蒸着し、回転楕円面ミラー23を形成する。回転楕円面ミ
ラー23には、焦点21及び焦点22が存在する（ａ）。回転
楕円面ミラー23の一方の焦点21にサンプル24、他方の焦
点22に受光部25をそれぞれ設置し、回転楕円面ミラー23
の長回転軸上に測定光の光路を設ける。なお、測定光の
照射方向は、焦点２１から焦点２２へ向かう方向であ
り、回転楕円面ミラー23は前記光路と交差する部分に光
路穴を有する。サンプル24からの散乱光は円周で反射さ
れ、全て受光部25へと集光される。後方散乱を測定する
際、サンプル24の前方にサンプルと同サイズの吸収媒体
26を設置し、前方散乱光および透過光を吸収する
（ｂ）。前方散乱を測定する際、同様にサンプル24の後
方にサンプル24と同サイズの吸収媒体27を設置する。こ
の吸収媒体27には、入射光を通すための穴が開いてい
る。また、前方散乱の測定時に限り、透過光用の遮光用
に透過光を遮る程度の大きさ吸収媒体28を設置する
（ｃ）。これら後方散乱量と前方散乱量を合わせて、全
散乱量とする。なお、前方散乱測定時においては、受光
部25には表と裏から光が入射する為、両面に受光素子が
設置された受光部25を使用する。あるいは、片面にのみ
受光素子が設置され、かつ回転機構（不図示）を有する
受光部25の使用も可能である。さらに回転機構（不図
示）によってサンプルを動かせるようにしてもよい。
又、比較的容易に作成可能であるシンチレータを両面に
設けた受光部25も有効に利用される。
【０００８】図3は本発明にかかる第三実施形態の散乱
光測定装置の概略断面図である。なお、光源からの光が
サンプルに照射されるまでの工程は本発明にかかる第一
の実施形態、及び第二実施形態と同様である為、詳細な
説明、および図3における図解は省略する。前記回転楕
円面の一方の焦点31にサンプル34、他方の焦点32に受光
部35をそれぞれ設置する。測定光の光路は、回転楕円面
ミラー23の長回転軸に垂直かつ焦点３１を通過する直線
上に設ける。又、回転楕円面ミラー23は前記光路と交差
する部分に光路穴を有する。
光測定装置の概略断面図である。なお、光源からの光が
サンプルに照射されるまでの工程は本発明にかかる第一
の実施形態、及び第二実施形態と同様である為、詳細な
説明、および図3における図解は省略する。前記回転楕
円面の一方の焦点31にサンプル34、他方の焦点32に受光
部35をそれぞれ設置する。測定光の光路は、回転楕円面
ミラー23の長回転軸に垂直かつ焦点３１を通過する直線
上に設ける。又、回転楕円面ミラー23は前記光路と交差
する部分に光路穴を有する。
【０００９】サンプル34に照射した測定光のうち、透過
光は、前記光路と回転楕円面ミラー23とが交差する位置
に設置された吸収媒体36にて吸収され、前記透過光が散
乱測定に影響をおよぼすことを防ぐ。サンプル34からの
散乱光は円周で反射され、全て受光部35へと集光される
ことにより、全散乱光強度が測定される。後方散乱光の
みを測定する際には、サンプル34の前方にサンプルと同
サイズの吸収媒体37を設置し、前方散乱光および透過光
を吸収する。前方散乱光を測定する際には、サンプル34
の後方にサンプル34と同サイズの吸収媒体38を設置す
る。この吸収媒体38には、入射光を通すための穴が開い
ている。
光は、前記光路と回転楕円面ミラー23とが交差する位置
に設置された吸収媒体36にて吸収され、前記透過光が散
乱測定に影響をおよぼすことを防ぐ。サンプル34からの
散乱光は円周で反射され、全て受光部35へと集光される
ことにより、全散乱光強度が測定される。後方散乱光の
みを測定する際には、サンプル34の前方にサンプルと同
サイズの吸収媒体37を設置し、前方散乱光および透過光
を吸収する。前方散乱光を測定する際には、サンプル34
の後方にサンプル34と同サイズの吸収媒体38を設置す
る。この吸収媒体38には、入射光を通すための穴が開い
ている。
【００１０】なお、回転楕円面ミラー23にて反射される
全ての後方散乱光は、受光部35の後方散乱方向側に集光
する。一方、回転楕円面ミラー33にて反射される全ての
前方散乱光は、受光部35の前方散乱方向側に集光する。
従って、受光部35としては本発明にかかる第二の実施形
態と同様のものを使用すればよい。
全ての後方散乱光は、受光部35の後方散乱方向側に集光
する。一方、回転楕円面ミラー33にて反射される全ての
前方散乱光は、受光部35の前方散乱方向側に集光する。
従って、受光部35としては本発明にかかる第二の実施形
態と同様のものを使用すればよい。
【００１１】
【発明の効果】以上に記した通り、本発明によると放物
面ミラー、あるいは回転楕円面ミラーを用いることによ
り、従来の積分球を用いた散乱測定方法では為し得なか
った高精度測定、更には散乱光の散乱方向に関する測定
が可能となる。
面ミラー、あるいは回転楕円面ミラーを用いることによ
り、従来の積分球を用いた散乱測定方法では為し得なか
った高精度測定、更には散乱光の散乱方向に関する測定
が可能となる。
【図1】本発明にかかる第一実施形態の散乱光測定装置
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図2】本発明にかかる第二実施形態の散乱光測定装置
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図3】本発明にかかる第三実施形態の散乱光測定装置
の概略断面図である。
の概略断面図である。
１０ … チャンバ １１… 光源 １２… 放物面ミラー １３、２４… サンプル １４… 光検出器
Claims (6)
- 【請求項１】光学材料及び光学薄膜の散乱光の測定方法
において、前記散乱光を平行光に変換する変換工程を備
えたことを特徴とする散乱光の測定方法。 - 【請求項２】光学材料及び光学薄膜の散乱光の測定装置
において、前記散乱光を平行光に変換する変換手段を備
えたことを特徴とする散乱光の測定装置。 - 【請求項３】前記変換手段は、放物面反射ミラーである
ことを特徴とする請求項２に記載の散乱光測定装置。 - 【請求項４】前記変換手段の変換の前後においては、前
記散乱光の位置情報が同じであることを特徴とする請求
項２に記載の散乱光測定装置。 - 【請求項５】光学部材の散乱光を検出手段で測定する測
定装置において、前記光学部材と前記検出手段とを楕円
形ミラーの内側に配置したことを特徴とする散乱光測定
装置。 - 【請求項６】前記光学部材または前記検出手段の少なく
ともどちらか一方が可動し、前記光学部材の前方散乱と
後方散乱との測定ができることを特徴とする請求項５記
載の散乱測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000092997A JP2001281097A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 散乱光測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000092997A JP2001281097A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 散乱光測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001281097A true JP2001281097A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18608241
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000092997A Pending JP2001281097A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 散乱光測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001281097A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7061598B1 (en) * | 2002-09-27 | 2006-06-13 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Darkfield inspection system having photodetector array |
| JP2006234681A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 立体双楕円型光学装置 |
| US7106432B1 (en) | 2002-09-27 | 2006-09-12 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Surface inspection system and method for using photo detector array to detect defects in inspection surface |
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