JP2002277394A - 誘電体物質の光物性定数の光学的測定方法及びその装置並びにその装置を組み込んだ製造システム - Google Patents
誘電体物質の光物性定数の光学的測定方法及びその装置並びにその装置を組み込んだ製造システムInfo
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴＨｚ−ＴＤＳを利用して、誘電体物質のポ
ラリトンの分散関係及びその分散関係を用いて誘電体物
質の誘電率を得ることができる誘電体物質の光物性定数
の光学的測定方法及びその装置を提供することである。 【解決手段】 ＴＨｚ−ＴＤＳによって誘電体物質から
の反射電磁波又は透過電磁波の電場強度の時間波形をフ
ーリエ変換することによって振幅及び位相についての分
光スペクトルデータを得て、得られた振幅及び位相につ
いての分光スペクトルデータを前記誘電体物質がない場
合の分光スペクトルデータと比較して各周波数毎に前記
誘電体物質による位相シフトを求め、その位相シフトか
ら前記誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波動と前
記誘電体物質内の分極場の波動との連成波の波数を各周
波数毎に求めることによってその連成波の分散曲線を得
ることを特徴とする。
ラリトンの分散関係及びその分散関係を用いて誘電体物
質の誘電率を得ることができる誘電体物質の光物性定数
の光学的測定方法及びその装置を提供することである。 【解決手段】 ＴＨｚ−ＴＤＳによって誘電体物質から
の反射電磁波又は透過電磁波の電場強度の時間波形をフ
ーリエ変換することによって振幅及び位相についての分
光スペクトルデータを得て、得られた振幅及び位相につ
いての分光スペクトルデータを前記誘電体物質がない場
合の分光スペクトルデータと比較して各周波数毎に前記
誘電体物質による位相シフトを求め、その位相シフトか
ら前記誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波動と前
記誘電体物質内の分極場の波動との連成波の波数を各周
波数毎に求めることによってその連成波の分散曲線を得
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体物質の光物
性定数の光学的測定方法及びその装置並びにその装置を
組み込んだ製造システムに関するものである。
性定数の光学的測定方法及びその装置並びにその装置を
組み込んだ製造システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、強誘電体薄膜を用いた機能性電子
素子、特に強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ：Ferroelectri
c Randam Accsess Memory）を代表とする半導体メモリ
素子の実用化研究が精力的に行われている。
素子、特に強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ：Ferroelectri
c Randam Accsess Memory）を代表とする半導体メモリ
素子の実用化研究が精力的に行われている。
【０００３】前記ＦｅＲＡＭは、強誘電体の分極状態の
スイッチング現象を利用したメモリ素子であり、従来困
難であった高速動作と不揮発性とが同時に達成できるこ
とに加え、低電圧駆動も可能とされている。従って、携
帯電話、パソコン、ＩＣカード等の小型化・モバイル化
に有効なメモリとして期待されている。
スイッチング現象を利用したメモリ素子であり、従来困
難であった高速動作と不揮発性とが同時に達成できるこ
とに加え、低電圧駆動も可能とされている。従って、携
帯電話、パソコン、ＩＣカード等の小型化・モバイル化
に有効なメモリとして期待されている。
【０００４】ところで、上記電子素子を構成する強誘電
体薄膜の物性のうち特にその誘電率は、素子の性能（メ
モリ素子の場合、そのメモリ性能）を左右する重要な基
本物性のうちの一つである。そのため、実際の素子の製
造においては、形成された強誘電体薄膜の誘電率を何ら
かの手段で評価・検査することは必要不可欠な工程であ
る。
体薄膜の物性のうち特にその誘電率は、素子の性能（メ
モリ素子の場合、そのメモリ性能）を左右する重要な基
本物性のうちの一つである。そのため、実際の素子の製
造においては、形成された強誘電体薄膜の誘電率を何ら
かの手段で評価・検査することは必要不可欠な工程であ
る。
【０００５】誘電率は、誘電体に入射した光（電磁波）
に関する誘電体の応答の仕方を示す量であり、その光の
周波数に依存する量であるが、強誘電体薄膜を用いた電
子素子においては、低周波数の誘電率、特にその低周波
数極限である周波数０に対する誘電率（静的誘電率）が
重要である。
に関する誘電体の応答の仕方を示す量であり、その光の
周波数に依存する量であるが、強誘電体薄膜を用いた電
子素子においては、低周波数の誘電率、特にその低周波
数極限である周波数０に対する誘電率（静的誘電率）が
重要である。
【０００６】この静的誘電率は、理論的にはポラリトン
の波数−周波数分散曲線において、周波数０における接
線から得ることができる。ここで、ポラリトンとは、誘
電体に電磁波を入射した場合、その電磁波の波動と誘電
体の分極場の波動とが結合して連成波（結合波）を発生
することが知られているが、この連成波を量子化したも
のである。
の波数−周波数分散曲線において、周波数０における接
線から得ることができる。ここで、ポラリトンとは、誘
電体に電磁波を入射した場合、その電磁波の波動と誘電
体の分極場の波動とが結合して連成波（結合波）を発生
することが知られているが、この連成波を量子化したも
のである。
【０００７】以下に、ポラリトン（あるいは連成波）の
波数−周波数分散曲線から静的誘電率を決定する原理に
ついて概説する。電磁波と結合する誘電体の分極場が特
にフォノン場である場合には、前記ポラリトンは特にフ
ォノンポラリトンという。以下に示すのはフォノンポラ
リトンの場合であるが、原理的には他のポラリトンにつ
いても同様の手法で波数−周波数分散関係から静的誘電
率を求めることができる。例えば励起子ポラリトンの場
合はその重心運動が無視できなくなるので、波数−周波
数分散関係においてその重心運動を考慮して、静的誘電
率を求めることができる。
波数−周波数分散曲線から静的誘電率を決定する原理に
ついて概説する。電磁波と結合する誘電体の分極場が特
にフォノン場である場合には、前記ポラリトンは特にフ
ォノンポラリトンという。以下に示すのはフォノンポラ
リトンの場合であるが、原理的には他のポラリトンにつ
いても同様の手法で波数−周波数分散関係から静的誘電
率を求めることができる。例えば励起子ポラリトンの場
合はその重心運動が無視できなくなるので、波数−周波
数分散関係においてその重心運動を考慮して、静的誘電
率を求めることができる。
【０００８】フォノンポラリトンの波数−周波数分散関
係は、通常、
係は、通常、
【数１】 と表され、横軸に波数ベクトル、縦軸に角周波数をとる
と図１において実線で示すような曲線のグラフとなる。
ここで、ｋは連成波の波数、ωは連成波の角周波数、ｃ
は光速、ε（∞）は角周波数無限大に対する誘電率、ω
Lは光学縦波フォノンの角周波数、ωTは光学横波フォノ
ンの角周波数である。
と図１において実線で示すような曲線のグラフとなる。
ここで、ｋは連成波の波数、ωは連成波の角周波数、ｃ
は光速、ε（∞）は角周波数無限大に対する誘電率、ω
Lは光学縦波フォノンの角周波数、ωTは光学横波フォノ
ンの角周波数である。
【０００９】低周波数ω＜＜ωL、ωTの場合には、上式
は
は
【数２】 となる。また、振動子が複数ある場合には、
【数３】 となる。以下、振動子が単数の場合について説明する。
【００１０】ここで、リデイン−ザックス−テラー（Ｌ
ｙｄｄａｎｅ−Ｓａｃｈｓ−Ｔｅｌｌｅｒ）の関係式
ｙｄｄａｎｅ−Ｓａｃｈｓ−Ｔｅｌｌｅｒ）の関係式
【数４】 を用いると、
【数５】 を得る。ここで、ω（０）は静的誘電率である。
【００１１】低周波数では、ポラリトンの波数ｋと連成
波の角周波数ωとは比例関係を有する。つまり、静的誘
電率ω（０）がω＝０における接線の傾きと評価できる
ことを示している。
波の角周波数ωとは比例関係を有する。つまり、静的誘
電率ω（０）がω＝０における接線の傾きと評価できる
ことを示している。
【００１２】従って、誘電体に入射された光（電磁波）
の波動と誘電体物質内の分極場の波動との連成波あるい
はポラリトンの波数−周波数分散関係を何らかの測定手
段によって評価することができれば、誘電体物質の静的
誘電率を求めることができる。
の波動と誘電体物質内の分極場の波動との連成波あるい
はポラリトンの波数−周波数分散関係を何らかの測定手
段によって評価することができれば、誘電体物質の静的
誘電率を求めることができる。
【００１３】一方、近年、テラヘルツ（ＴＨｚ）近傍の
電磁波に対する誘電体物質の応答を測定する方法とし
て、ＴＨｚ−ＴＤＳ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｓｐｅｃ
ｔｒｏｓｃｏｐｙ）と称される新しいタイプの赤外分光
装置が開発された。以下に、このＴＨｚ−ＴＤＳの原理
の概略を説明する。
電磁波に対する誘電体物質の応答を測定する方法とし
て、ＴＨｚ−ＴＤＳ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｓｐｅｃ
ｔｒｏｓｃｏｐｙ）と称される新しいタイプの赤外分光
装置が開発された。以下に、このＴＨｚ−ＴＤＳの原理
の概略を説明する。
【００１４】励起源から所定の時間幅のパルス励起光を
所定の周波数で発生して、パルス電磁波放射素子に照射
する。パルス励起光が照射されたパルス電磁波放射素子
は、テラヘルツ域の周波数範囲を含む連続スペクトル分
布を有するパルス電磁波を放射するが、この放射パルス
電磁波を集束して測定する試料に入射する。そして、検
出手段によって試料からの反射電磁波又は透過電磁波の
電場強度の各時間分解信号を検出する。ここで、各時間
分解信号の検出は、パルス励起光がパルス電磁波放射素
子に一回入射するごとに、遅延手段によって、パルス励
起光に対し所定の時間間隔づつ遅延させて行うように構
成されている。こうして前記各時間分解信号から時系列
データ、すなわち、反射電磁波又は透過電磁波の電場強
度の時間波形を得る。この時間波形をフーリエ変換処理
し、試料を挿入しない場合とを比較することにより、テ
ラヘルツ電磁波領域を含む広い周波数にわたる反射電磁
波又は透過電磁波の強度の透過率・位相シフトについて
の分光スペクトルを得る。
所定の周波数で発生して、パルス電磁波放射素子に照射
する。パルス励起光が照射されたパルス電磁波放射素子
は、テラヘルツ域の周波数範囲を含む連続スペクトル分
布を有するパルス電磁波を放射するが、この放射パルス
電磁波を集束して測定する試料に入射する。そして、検
出手段によって試料からの反射電磁波又は透過電磁波の
電場強度の各時間分解信号を検出する。ここで、各時間
分解信号の検出は、パルス励起光がパルス電磁波放射素
子に一回入射するごとに、遅延手段によって、パルス励
起光に対し所定の時間間隔づつ遅延させて行うように構
成されている。こうして前記各時間分解信号から時系列
データ、すなわち、反射電磁波又は透過電磁波の電場強
度の時間波形を得る。この時間波形をフーリエ変換処理
し、試料を挿入しない場合とを比較することにより、テ
ラヘルツ電磁波領域を含む広い周波数にわたる反射電磁
波又は透過電磁波の強度の透過率・位相シフトについて
の分光スペクトルを得る。
【００１５】また、ＴＨｚ−ＴＤＳによって、複素屈折
率の実部（通常の屈折率）及び虚部（吸収定数）や複素
誘電率の実部（通常の誘電率）及び虚部（誘電損失）の
計測も可能である。
率の実部（通常の屈折率）及び虚部（吸収定数）や複素
誘電率の実部（通常の誘電率）及び虚部（誘電損失）の
計測も可能である。
【００１６】本発明に係る発明者は、この新しいタイプ
の赤外分光装置であるＴＨｚ−ＴＤＳが非常に短い時間
幅の試料からの透過電磁波又は反射電磁波の電場強度の
時系列分布（時間波形）を得ることができる能力に注目
し、鋭意検討の結果、ＴＨｚ−ＴＤＳの主要部を利用し
て、誘電体物質の誘電率（誘電定数及び誘電損失）を評
価することが可能であることに想到したものである。す
なわち、従来の赤外分光装置は、試料からの透過光又は
反射光の強度（あるいは強度の透過率）の分光スペクト
ルデータを得ることはできたが強度の位相についての分
光スペクトルデータを得ることはできなかったのに対し
て、ＴＨｚ−ＴＤＳでは試料からの透過電磁波又は反射
電磁波の強度の分光スペクトルデータでけでなく電場の
振幅とその位相についての分光スペクトルデータを得る
ことができることに注目した。そして、誘電体物質試料
からの透過電磁波又は反射電磁波の電場の振幅及び位相
についての分光スペクトルデータを誘電体物質試料がな
い場合の分光スペクトルデータと比較して各周波数毎に
前記誘電体物質による位相シフトを求め、その位相シフ
トから誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波動と誘
電体物質内の分極場の波動との連成波（結合波）の波数
を各周波数毎に求めることによってその連成波（あるい
はポラリトン）の分散関係を得ること、さらにその分散
関係から誘電体物質の誘電分散及び静的誘電率を決定す
ることに想到したのである。
の赤外分光装置であるＴＨｚ−ＴＤＳが非常に短い時間
幅の試料からの透過電磁波又は反射電磁波の電場強度の
時系列分布（時間波形）を得ることができる能力に注目
し、鋭意検討の結果、ＴＨｚ−ＴＤＳの主要部を利用し
て、誘電体物質の誘電率（誘電定数及び誘電損失）を評
価することが可能であることに想到したものである。す
なわち、従来の赤外分光装置は、試料からの透過光又は
反射光の強度（あるいは強度の透過率）の分光スペクト
ルデータを得ることはできたが強度の位相についての分
光スペクトルデータを得ることはできなかったのに対し
て、ＴＨｚ−ＴＤＳでは試料からの透過電磁波又は反射
電磁波の強度の分光スペクトルデータでけでなく電場の
振幅とその位相についての分光スペクトルデータを得る
ことができることに注目した。そして、誘電体物質試料
からの透過電磁波又は反射電磁波の電場の振幅及び位相
についての分光スペクトルデータを誘電体物質試料がな
い場合の分光スペクトルデータと比較して各周波数毎に
前記誘電体物質による位相シフトを求め、その位相シフ
トから誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波動と誘
電体物質内の分極場の波動との連成波（結合波）の波数
を各周波数毎に求めることによってその連成波（あるい
はポラリトン）の分散関係を得ること、さらにその分散
関係から誘電体物質の誘電分散及び静的誘電率を決定す
ることに想到したのである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、ＴＨｚ−ＴＤＳの原理を利
用して、誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波動と
誘電体物質内の分極場の波動との連成波の波数を各周波
数毎に求めることによってその連成波（あるいはポラリ
トン）の分散関係を得ることができる誘電体物質の光物
性定数の光学的測定方法及びその装置を提供することを
目的とする。
情に鑑みてなされたもので、ＴＨｚ−ＴＤＳの原理を利
用して、誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波動と
誘電体物質内の分極場の波動との連成波の波数を各周波
数毎に求めることによってその連成波（あるいはポラリ
トン）の分散関係を得ることができる誘電体物質の光物
性定数の光学的測定方法及びその装置を提供することを
目的とする。
【００１８】さらに、本発明は、ＴＨｚ−ＴＤＳの原理
を利用して、誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波
動と誘電体物質内の分極場の波動との連成波の波数を各
周波数毎に求めることによってその連成波（あるいはポ
ラリトン）の分散関係を得、その分散関係から誘電体物
質の誘電分散・静的誘電率（誘電定数及び誘電損失）を
決定することができる誘電体物質の光物性定数の光学的
測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
を利用して、誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波
動と誘電体物質内の分極場の波動との連成波の波数を各
周波数毎に求めることによってその連成波（あるいはポ
ラリトン）の分散関係を得、その分散関係から誘電体物
質の誘電分散・静的誘電率（誘電定数及び誘電損失）を
決定することができる誘電体物質の光物性定数の光学的
測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１９】また、本発明は、強誘電体メモリ及び強誘
電体電界効果トランジスタ（ＭＦＩＳ ＦＥＴ：Metal-F
erroelectric-Insulator-Semiconductor FET））を含む
誘電体物質を構成要素とする電子素子の製造プロセスの
工程中に当該電子素子の構成要素である誘電体物質の誘
電率（誘電定数及び誘電損失）を自動測定するために用
いるＴＨｚ−ＴＤＳの原理を利用した誘電体物質の光物
性定数の光学的測定装置を提供することを目的とする。
電体電界効果トランジスタ（ＭＦＩＳ ＦＥＴ：Metal-F
erroelectric-Insulator-Semiconductor FET））を含む
誘電体物質を構成要素とする電子素子の製造プロセスの
工程中に当該電子素子の構成要素である誘電体物質の誘
電率（誘電定数及び誘電損失）を自動測定するために用
いるＴＨｚ−ＴＤＳの原理を利用した誘電体物質の光物
性定数の光学的測定装置を提供することを目的とする。
【００２０】また、誘電体物質の誘電率を自動測定でき
るＴＨｚ−ＴＤＳの原理を利用した誘電体物質の光物性
定数の光学的測定装置を組み込んだ強誘電体メモリ、強
誘電体電界効果トランジスタ、弾性表面波フィルタ、誘
電体セラミックフィルタ、及び積層セラミックコンデン
サを含む電子素子の製造プロセスシステムを提供するこ
とを目的とする。
るＴＨｚ−ＴＤＳの原理を利用した誘電体物質の光物性
定数の光学的測定装置を組み込んだ強誘電体メモリ、強
誘電体電界効果トランジスタ、弾性表面波フィルタ、誘
電体セラミックフィルタ、及び積層セラミックコンデン
サを含む電子素子の製造プロセスシステムを提供するこ
とを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、以下の構成を採用した。請求項１に記載の
誘電体物質の光物性定数の光学的測定方法は、テラヘル
ツ域の周波数範囲を含む連続スペクトル分布を有するパ
ルス電磁波を誘電体物質に入射し、その反射電磁波又は
透過電磁波の電場強度の時間波形を測定し、その電場強
度の時間波形をフーリエ変換することによって振幅及び
位相についての分光スペクトルデータを得て、得られた
振幅及び位相についての分光スペクトルデータを前記誘
電体物質がない場合の分光スペクトルデータと比較して
各周波数毎に前記誘電体物質による位相シフトを求め、
その位相シフトから前記誘電体物質に入射されたパルス
電磁波の波動と前記誘電体物質内の分極場の波動との連
成波の波数を各周波数毎に求めることによってその連成
波の分散曲線を得ることを特徴とする。
の本発明は、以下の構成を採用した。請求項１に記載の
誘電体物質の光物性定数の光学的測定方法は、テラヘル
ツ域の周波数範囲を含む連続スペクトル分布を有するパ
ルス電磁波を誘電体物質に入射し、その反射電磁波又は
透過電磁波の電場強度の時間波形を測定し、その電場強
度の時間波形をフーリエ変換することによって振幅及び
位相についての分光スペクトルデータを得て、得られた
振幅及び位相についての分光スペクトルデータを前記誘
電体物質がない場合の分光スペクトルデータと比較して
各周波数毎に前記誘電体物質による位相シフトを求め、
その位相シフトから前記誘電体物質に入射されたパルス
電磁波の波動と前記誘電体物質内の分極場の波動との連
成波の波数を各周波数毎に求めることによってその連成
波の分散曲線を得ることを特徴とする。
【００２２】請求項２に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定方法は、請求項１に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定方法において、前記分散曲線から
前記誘電体物質の誘電分散を決定することを特徴とす
る。
の光学的測定方法は、請求項１に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定方法において、前記分散曲線から
前記誘電体物質の誘電分散を決定することを特徴とす
る。
【００２３】請求項１及び請求項２に記載の誘電体物質
の光物性定数の光学的測定方法によれば、以下のような
作用効果を得る。誘電体物質に入射されたパルス電磁波
の波動と前記誘電体物質内の分極場の波動との連成波の
波数と周波数との分散曲線から、誘電体物質についてそ
の基本物性である電磁波（電場）による誘電分極の特性
についての情報を知得することができる。ＦｅＲＡＭ、
ＭＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積
ＤＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子に使われている強誘電
体薄膜の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）
及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定すること
ができる。テラヘルツ帯弾性表面波フィルタの複素誘電
定数分散及び誘電損失分散を決定することができる。積
層セラミックコンデンサなどの機能性セラミック素子中
の誘電体物質の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決
定することができる。共振型誘電セラミックフィルタの
複素誘電定数及び誘電損失分散を決定することができ
る。超音波センサ（ＰＺＴ）素子に使われている圧電物
質の複素誘電定数及び誘電損失分散を決定することがで
きる。焦電式赤外センサ素子に使われている強誘電体物
質の誘電定数及び誘電損失分散を決定することができ
る。エレクトロルミネセンス素子に積層された複素誘電
体薄膜の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定する
ことができる。測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔｕ、
オンラインで精密自動で行うことができる。
の光物性定数の光学的測定方法によれば、以下のような
作用効果を得る。誘電体物質に入射されたパルス電磁波
の波動と前記誘電体物質内の分極場の波動との連成波の
波数と周波数との分散曲線から、誘電体物質についてそ
の基本物性である電磁波（電場）による誘電分極の特性
についての情報を知得することができる。ＦｅＲＡＭ、
ＭＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積
ＤＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子に使われている強誘電
体薄膜の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）
及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定すること
ができる。テラヘルツ帯弾性表面波フィルタの複素誘電
定数分散及び誘電損失分散を決定することができる。積
層セラミックコンデンサなどの機能性セラミック素子中
の誘電体物質の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決
定することができる。共振型誘電セラミックフィルタの
複素誘電定数及び誘電損失分散を決定することができ
る。超音波センサ（ＰＺＴ）素子に使われている圧電物
質の複素誘電定数及び誘電損失分散を決定することがで
きる。焦電式赤外センサ素子に使われている強誘電体物
質の誘電定数及び誘電損失分散を決定することができ
る。エレクトロルミネセンス素子に積層された複素誘電
体薄膜の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定する
ことができる。測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔｕ、
オンラインで精密自動で行うことができる。
【００２４】請求項３に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定方法は、請求項１に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定方法において、前記分散曲線から
前記誘電体物質の静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を
決定することを特徴とする。
の光学的測定方法は、請求項１に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定方法において、前記分散曲線から
前記誘電体物質の静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を
決定することを特徴とする。
【００２５】この誘電体物質の光物性定数の光学的測定
方法によれば、以下のような作用効果を得る。ＦｅＲＡ
Ｍ、ＭＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高
集積ＤＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子に使われている強
誘電体薄膜の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分
散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定する
ことができる。テラヘルツ帯弾性表面波フィルタの複素
誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することができ
る。積層セラミックコンデンサなどの機能性セラミック
素子中の誘電体物質の複素誘電定数分散及び誘電損失分
散を決定することができる。共振型誘電セラミックフィ
ルタの複素誘電定数及び誘電損失分散を決定することが
できる。超音波センサ（ＰＺＴ）素子に使われている圧
電物質の複素誘電定数及び誘電損失分散を決定すること
ができる。焦電式赤外センサ素子に使われている強誘電
体物質の誘電定数及び誘電損失分散を決定することがで
きる。エレクトロルミネセンス素子に積層された複素誘
電体薄膜の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができる。電気光学素子に使われている電気光学
結晶のフォノンポラリトン分散曲線の決定及びフォノン
ポラリトン緩和定数を決定することができる。測定は、
全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔｕ、オンラインで精密自動で
行うことができる。
方法によれば、以下のような作用効果を得る。ＦｅＲＡ
Ｍ、ＭＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高
集積ＤＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子に使われている強
誘電体薄膜の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分
散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定する
ことができる。テラヘルツ帯弾性表面波フィルタの複素
誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することができ
る。積層セラミックコンデンサなどの機能性セラミック
素子中の誘電体物質の複素誘電定数分散及び誘電損失分
散を決定することができる。共振型誘電セラミックフィ
ルタの複素誘電定数及び誘電損失分散を決定することが
できる。超音波センサ（ＰＺＴ）素子に使われている圧
電物質の複素誘電定数及び誘電損失分散を決定すること
ができる。焦電式赤外センサ素子に使われている強誘電
体物質の誘電定数及び誘電損失分散を決定することがで
きる。エレクトロルミネセンス素子に積層された複素誘
電体薄膜の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができる。電気光学素子に使われている電気光学
結晶のフォノンポラリトン分散曲線の決定及びフォノン
ポラリトン緩和定数を決定することができる。測定は、
全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔｕ、オンラインで精密自動で
行うことができる。
【００２６】請求項４に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定方法は、請求項１又は請求項２に記載の誘
電体物質の光物性定数の光学的測定方法において、前記
分極場がフォノンとされたことを特徴とする。
の光学的測定方法は、請求項１又は請求項２に記載の誘
電体物質の光物性定数の光学的測定方法において、前記
分極場がフォノンとされたことを特徴とする。
【００２７】この誘電体物質の光物性定数の光学的測定
方法によれば、以下のような作用効果を得る。ＦｅＲＡ
Ｍ、ＭＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高
集積ＤＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子に使われている強
誘電体薄膜の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分
散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定する
ことができる。電気光学素子に使われている電気光学結
晶のフォノンポラリトン分散曲線の決定及びフォノンポ
ラリトン緩和定数を決定することができる。強誘電体ゲ
ートＦＥＴに使われている強誘電体薄膜の複素誘電定数
及び誘電損失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を
決定することができる。
方法によれば、以下のような作用効果を得る。ＦｅＲＡ
Ｍ、ＭＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高
集積ＤＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子に使われている強
誘電体薄膜の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分
散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定する
ことができる。電気光学素子に使われている電気光学結
晶のフォノンポラリトン分散曲線の決定及びフォノンポ
ラリトン緩和定数を決定することができる。強誘電体ゲ
ートＦＥＴに使われている強誘電体薄膜の複素誘電定数
及び誘電損失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を
決定することができる。
【００２８】請求項５に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定装置は、所定の時間幅のパルス励起光を所
定の周波数で発生する励起源と、前記励起源からのパル
ス励起光が照射されると、テラヘルツ域の周波数範囲を
含む連続スペクトル分布を有するパルス電磁波を放射
し、測定する誘電体物質に照射するパルス電磁波放射素
子と、前記誘電体物質からの反射電磁波又は透過電磁波
の電場振幅の各時間分解信号を検出する検出手段と、そ
の時各時間分解信号から時系列データを得、該時系列デ
ータをフーリエ変換処理することによって前記の反射電
磁波又は透過電磁波の振幅及び位相についての分光スペ
クトルデータを得る信号処理手段と、前記パルス励起光
が前記パルス電磁波放射素子に一回入射するごとに、前
記検出手段からの所定の時間分解信号の取り込みを指示
するためのサンプリングバルスを、該パルス励起光に対
し所定の時間間隔づつ遅延させて前記検出手段に供給す
る遅延手段と、を備えた光物性定数の光学的測定装置に
おいて、さらに、前記の反射電磁波又は透過電磁波の振
幅及び位相についての分光スペクトルデータを前記誘電
体物質がない場合の分光スペクトルデータと比較して各
周波数毎に前記誘電体物質による位相シフトを決定する
位相シフト決定手段と、その位相シフトから前記誘電体
物質に入射されたパルス電磁波の波動と前記誘電体物質
内の分極場の波動との連成波の波数を各周波数毎に決定
する波数決定手段と、その波数決定手段によって得られ
た連成波の波数と周波数との分散曲線を得る分散曲線作
成手段と、を備えたことを特徴とする
の光学的測定装置は、所定の時間幅のパルス励起光を所
定の周波数で発生する励起源と、前記励起源からのパル
ス励起光が照射されると、テラヘルツ域の周波数範囲を
含む連続スペクトル分布を有するパルス電磁波を放射
し、測定する誘電体物質に照射するパルス電磁波放射素
子と、前記誘電体物質からの反射電磁波又は透過電磁波
の電場振幅の各時間分解信号を検出する検出手段と、そ
の時各時間分解信号から時系列データを得、該時系列デ
ータをフーリエ変換処理することによって前記の反射電
磁波又は透過電磁波の振幅及び位相についての分光スペ
クトルデータを得る信号処理手段と、前記パルス励起光
が前記パルス電磁波放射素子に一回入射するごとに、前
記検出手段からの所定の時間分解信号の取り込みを指示
するためのサンプリングバルスを、該パルス励起光に対
し所定の時間間隔づつ遅延させて前記検出手段に供給す
る遅延手段と、を備えた光物性定数の光学的測定装置に
おいて、さらに、前記の反射電磁波又は透過電磁波の振
幅及び位相についての分光スペクトルデータを前記誘電
体物質がない場合の分光スペクトルデータと比較して各
周波数毎に前記誘電体物質による位相シフトを決定する
位相シフト決定手段と、その位相シフトから前記誘電体
物質に入射されたパルス電磁波の波動と前記誘電体物質
内の分極場の波動との連成波の波数を各周波数毎に決定
する波数決定手段と、その波数決定手段によって得られ
た連成波の波数と周波数との分散曲線を得る分散曲線作
成手段と、を備えたことを特徴とする
【００２９】この誘電体物質の光物性定数の光学的測定
装置によれば、以下のような作用効果を得る。誘電体物
質に入射されたパルス電磁波の波動と前記誘電体物質内
の分極場の波動との連成波の波数と周波数との分散曲線
から、誘電体物質についてその基本物性である光（電
場）による誘電分極の特性について知得することができ
る。また、励起源とパルス電磁波放射素子と検出手段と
信号処理手段と遅延手段とを含むＴＨｚ−ＴＤＳ部によ
って、複素屈折率の実部（通常の屈折率）及び虚部（吸
収定数）や複素誘電率の実部（通常の誘電率）及び虚部
（誘電損失）の高精度な計測も可能である。従って、そ
れら複素屈折率と複素誘電率と前記分散曲線とから、誘
電体物質の光物性の特性ついて広範な知見を得ることが
できる。ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜
キャパシタ（超高集積ＤＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子
に使われている強誘電体薄膜の複素誘電分散（誘電定数
分散と誘電損失分散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電
損失）を決定することができる。テラヘルツ帯弾性表面
波フィルタの複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定
することができる。積層セラミックコンデンサなどの機
能性セラミック素子中の誘電体物質の複素誘電定数分散
及び誘電損失分散を決定することができる。共振型誘電
セラミックフィルタの複素誘電定数及び誘電損失分散を
決定することができる。超音波センサ（ＰＺＴ）素子に
使われている圧電物質の複素誘電定数及び誘電損失分散
を決定することができる。焦電式赤外センサ素子に使わ
れている強誘電体物質の誘電定数及び誘電損失分散を決
定することができる。電気光学素子に使われている電気
光学結晶のフォノンポラリトン分散曲線の決定及びフォ
ノンポラリトン緩和定数を決定することができる。エレ
クトロルミネセンス素子に積層された複素誘電体薄膜の
複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することがで
きる。測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔｕ、オンライ
ンで精密自動で行うことができる。
装置によれば、以下のような作用効果を得る。誘電体物
質に入射されたパルス電磁波の波動と前記誘電体物質内
の分極場の波動との連成波の波数と周波数との分散曲線
から、誘電体物質についてその基本物性である光（電
場）による誘電分極の特性について知得することができ
る。また、励起源とパルス電磁波放射素子と検出手段と
信号処理手段と遅延手段とを含むＴＨｚ−ＴＤＳ部によ
って、複素屈折率の実部（通常の屈折率）及び虚部（吸
収定数）や複素誘電率の実部（通常の誘電率）及び虚部
（誘電損失）の高精度な計測も可能である。従って、そ
れら複素屈折率と複素誘電率と前記分散曲線とから、誘
電体物質の光物性の特性ついて広範な知見を得ることが
できる。ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜
キャパシタ（超高集積ＤＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子
に使われている強誘電体薄膜の複素誘電分散（誘電定数
分散と誘電損失分散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電
損失）を決定することができる。テラヘルツ帯弾性表面
波フィルタの複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定
することができる。積層セラミックコンデンサなどの機
能性セラミック素子中の誘電体物質の複素誘電定数分散
及び誘電損失分散を決定することができる。共振型誘電
セラミックフィルタの複素誘電定数及び誘電損失分散を
決定することができる。超音波センサ（ＰＺＴ）素子に
使われている圧電物質の複素誘電定数及び誘電損失分散
を決定することができる。焦電式赤外センサ素子に使わ
れている強誘電体物質の誘電定数及び誘電損失分散を決
定することができる。電気光学素子に使われている電気
光学結晶のフォノンポラリトン分散曲線の決定及びフォ
ノンポラリトン緩和定数を決定することができる。エレ
クトロルミネセンス素子に積層された複素誘電体薄膜の
複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することがで
きる。測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔｕ、オンライ
ンで精密自動で行うことができる。
【００３０】請求項６に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定装置は、請求項５に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定装置において、さらに、前記分散
曲線作成手段から得られた分散曲線から前記誘電体物質
の静的誘電率を含む誘電率を決定する誘電率決定手段を
備えたことを特徴とする。
の光学的測定装置は、請求項５に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定装置において、さらに、前記分散
曲線作成手段から得られた分散曲線から前記誘電体物質
の静的誘電率を含む誘電率を決定する誘電率決定手段を
備えたことを特徴とする。
【００３１】この誘電体物質の光物性定数の光学的測定
装置によれば、以下のような作用効果を得る。誘電体物
質についてその基本物性値である静的誘電率を含む誘電
率を知得することができる。ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩＳ−Ｆ
ＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積ＤＲＡＭ）等
の不揮発メモリ素子に使われている強誘電体薄膜の複素
誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及び静的誘電
率（誘電定数と誘電損失）を決定することができる。電
気光学素子に使われている電気光学結晶のフォノンポラ
リトン分散曲線の決定及びフォノンポラリトン緩和定数
を決定することができる。強誘電体ゲートＦＥＴに使わ
れている強誘電体薄膜の複素誘電定数及び誘電損失の分
散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定することがで
きる。
装置によれば、以下のような作用効果を得る。誘電体物
質についてその基本物性値である静的誘電率を含む誘電
率を知得することができる。ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩＳ−Ｆ
ＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積ＤＲＡＭ）等
の不揮発メモリ素子に使われている強誘電体薄膜の複素
誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及び静的誘電
率（誘電定数と誘電損失）を決定することができる。電
気光学素子に使われている電気光学結晶のフォノンポラ
リトン分散曲線の決定及びフォノンポラリトン緩和定数
を決定することができる。強誘電体ゲートＦＥＴに使わ
れている強誘電体薄膜の複素誘電定数及び誘電損失の分
散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定することがで
きる。
【００３２】請求項７に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定装置は、請求項６に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定装置において、前記誘電体物質を
構成要素とする電子素子の製造プロセスの工程中に前記
誘電体物質の誘電率を自動測定することを特徴とする。
の光学的測定装置は、請求項６に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定装置において、前記誘電体物質を
構成要素とする電子素子の製造プロセスの工程中に前記
誘電体物質の誘電率を自動測定することを特徴とする。
【００３３】請求項８に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が強
誘電体メモリであることを特徴とする。
の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が強
誘電体メモリであることを特徴とする。
【００３４】請求項９に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が強
誘電体電界効果トランジスタであることを特徴とする。
の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の光
物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が強
誘電体電界効果トランジスタであることを特徴とする。
【００３５】請求項１０に記載の誘電体物質の光物性定
数の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の
光物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が
弾性表面波フィルタであることを特徴とする。
数の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の
光物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が
弾性表面波フィルタであることを特徴とする。
【００３６】請求項１１に記載の誘電体物質の光物性定
数の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の
光物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が
誘電体セラミックフィルタであることを特徴とする。
数の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の
光物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が
誘電体セラミックフィルタであることを特徴とする。
【００３７】請求項１２に記載の誘電体物質の光物性定
数の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の
光物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が
積層セラミックコンデンサであることを特徴とする。
数の光学的測定装置は、請求項７に記載の誘電体物質の
光物性定数の光学的測定装置において、前記電子素子が
積層セラミックコンデンサであることを特徴とする。
【００３８】請求項７から請求項１２のいずれかに記載
の誘電体物質の光物性定数の光学的測定装置によれば、
以下のような作用効果を得る。高精度で誘電体物質の誘
電率を決定できるので、電子素子の検査精度が向上す
る。電子素子の製造ラインから電子素子を取り出してオ
フラインで誘電率を測定する必要がないので、生産効率
が飛躍的に向上する。全ての製品に対して、リアルタイ
ムで誘電率の検査が可能である。ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩＳ
−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積ＤＲＡ
Ｍ）等の不揮発メモリ素子に使われている強誘電体薄膜
の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及び静
的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定することができ
る。テラヘルツ帯弾性表面波フィルタの誘電定数分散及
び誘電損失分散を決定することができる。積層セラミッ
クコンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘電体物
質の誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することがで
きる。共振型誘電セラミックフィルタの誘電定数及び誘
電損失分散を決定することができる。強誘電体ゲートＦ
ＥＴに使われている強誘電体薄膜の複素誘電定数及び誘
電損失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定す
ることができる。測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔ
ｕ、オンラインで精密自動で行うことができる。
の誘電体物質の光物性定数の光学的測定装置によれば、
以下のような作用効果を得る。高精度で誘電体物質の誘
電率を決定できるので、電子素子の検査精度が向上す
る。電子素子の製造ラインから電子素子を取り出してオ
フラインで誘電率を測定する必要がないので、生産効率
が飛躍的に向上する。全ての製品に対して、リアルタイ
ムで誘電率の検査が可能である。ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩＳ
−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積ＤＲＡ
Ｍ）等の不揮発メモリ素子に使われている強誘電体薄膜
の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及び静
的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定することができ
る。テラヘルツ帯弾性表面波フィルタの誘電定数分散及
び誘電損失分散を決定することができる。積層セラミッ
クコンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘電体物
質の誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することがで
きる。共振型誘電セラミックフィルタの誘電定数及び誘
電損失分散を決定することができる。強誘電体ゲートＦ
ＥＴに使われている強誘電体薄膜の複素誘電定数及び誘
電損失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定す
ることができる。測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔ
ｕ、オンラインで精密自動で行うことができる。
【００３９】請求項１３に記載の誘電体物質を構成要素
とする電子素子の製造プロセスシステムは、請求項７に
記載の誘電体物質の光物性定数の光学的測定装置を組み
込んだことを特徴とする。
とする電子素子の製造プロセスシステムは、請求項７に
記載の誘電体物質の光物性定数の光学的測定装置を組み
込んだことを特徴とする。
【００４０】請求項１４に記載の電子素子の製造プロセ
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が強誘電体メモリ
であることを特徴とする。
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が強誘電体メモリ
であることを特徴とする。
【００４１】請求項１５に記載の電子素子の製造プロセ
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が強誘電体電界効
果トランジスタであることを特徴とする。
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が強誘電体電界効
果トランジスタであることを特徴とする。
【００４２】請求項１６に記載の電子素子の製造プロセ
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が弾性表面波フィ
ルタであることを特徴とする。
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が弾性表面波フィ
ルタであることを特徴とする。
【００４３】請求項１７に記載の電子素子の製造プロセ
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が誘電体セラミッ
クフィルタであることを特徴とする。
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が誘電体セラミッ
クフィルタであることを特徴とする。
【００４４】請求項１８に記載の電子素子の製造プロセ
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が積層セラミック
コンデンサであることを特徴とする。
スシステムは、請求項１３に記載の電子素子の製造プロ
セスシステムにおいて、前記電子素子が積層セラミック
コンデンサであることを特徴とする。
【００４５】請求項１３から請求項１８のいずれかに記
載の電子素子の製造プロセスシステムによれば、以下の
ような作用効果を得る。高精度で誘電体物質の誘電率を
決定できるので、電子素子の検査精度が向上する。電子
素子の製造ラインから電子素子を取り出してオフライン
で誘電率を測定する必要がないので、生産効率が飛躍的
に向上する。全ての製品に対して、リアルタイムで誘電
率の検査が可能である。ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩＳ−ＦＥ
Ｔ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積ＤＲＡＭ）等の
不揮発メモリ素子に使われている強誘電体薄膜の複素誘
電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及び静的誘電率
（誘電定数と誘電損失）を決定することができる。テラ
ヘルツ帯弾性表面波フィルタの複素誘電定数分散及び誘
電損失分散を決定することができる。積層セラミックコ
ンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘電体物質の
複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することがで
きる。共振型誘電セラミックフィルタの複素誘電定数及
び誘電損失分散を決定することができる。強誘電体ゲー
トＦＥＴに使われている強誘電体薄膜の誘電定数及び誘
電損失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定す
ることができる。測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔ
ｕ、オンラインで精密自動で行うことができる。
載の電子素子の製造プロセスシステムによれば、以下の
ような作用効果を得る。高精度で誘電体物質の誘電率を
決定できるので、電子素子の検査精度が向上する。電子
素子の製造ラインから電子素子を取り出してオフライン
で誘電率を測定する必要がないので、生産効率が飛躍的
に向上する。全ての製品に対して、リアルタイムで誘電
率の検査が可能である。ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩＳ−ＦＥ
Ｔ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積ＤＲＡＭ）等の
不揮発メモリ素子に使われている強誘電体薄膜の複素誘
電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及び静的誘電率
（誘電定数と誘電損失）を決定することができる。テラ
ヘルツ帯弾性表面波フィルタの複素誘電定数分散及び誘
電損失分散を決定することができる。積層セラミックコ
ンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘電体物質の
複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することがで
きる。共振型誘電セラミックフィルタの複素誘電定数及
び誘電損失分散を決定することができる。強誘電体ゲー
トＦＥＴに使われている強誘電体薄膜の誘電定数及び誘
電損失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定す
ることができる。測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓｉｔ
ｕ、オンラインで精密自動で行うことができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】図２に本発明の誘電体物質の光物
性定数の光学的測定装置に組み込まれる一般的なＴＨｚ
−ＴＤＳの概要を示す。
性定数の光学的測定装置に組み込まれる一般的なＴＨｚ
−ＴＤＳの概要を示す。
【００４７】符号１は励起源であり、例えば、レーザー
である。励起源１から放射されたフェムト秒レーザ光Ｌ
１は、ビームスプリッタ２で分割される。一方のフェム
ト秒レーザパルスは、パルス励起光Ｌ１として光チョッ
パ３により断続的にパルス電磁波放射素子５に送られ、
対物レンズ４で集束されてパルス電磁波放射素子５に照
射される。このパルス電磁波放射素子５は例えば光伝導
素子であり、パルス励起光Ｌ１が照射されたときに瞬間
的に電流が流れ、テラヘルツパルス電磁波Ｌ２を放射す
る。このテラヘルツパルス電磁波Ｌ２は、放物面鏡６、
７により平行化され測定試料である誘電体物質８に照射
される。その試料８の透過ないし反射テラヘルツ電磁波
（ここでは透過テラヘルツ電磁波）Ｌ３は、放物面鏡１
０、１１により集光され、検出器（検出手段）１２に導
光される。
である。励起源１から放射されたフェムト秒レーザ光Ｌ
１は、ビームスプリッタ２で分割される。一方のフェム
ト秒レーザパルスは、パルス励起光Ｌ１として光チョッ
パ３により断続的にパルス電磁波放射素子５に送られ、
対物レンズ４で集束されてパルス電磁波放射素子５に照
射される。このパルス電磁波放射素子５は例えば光伝導
素子であり、パルス励起光Ｌ１が照射されたときに瞬間
的に電流が流れ、テラヘルツパルス電磁波Ｌ２を放射す
る。このテラヘルツパルス電磁波Ｌ２は、放物面鏡６、
７により平行化され測定試料である誘電体物質８に照射
される。その試料８の透過ないし反射テラヘルツ電磁波
（ここでは透過テラヘルツ電磁波）Ｌ３は、放物面鏡１
０、１１により集光され、検出器（検出手段）１２に導
光される。
【００４８】他方のフェムト秒レーザは、サンプリング
・パルス光Ｌ４として検出器１２に導光される。この検
出器１２も例えば光伝導素子であり、サンプリング・パ
ルス光Ｌ４で照射され、その瞬間だけ導電性となり、そ
の瞬間の試料８からの透過テラヘルツ電磁波（以下、単
に透過電磁波ともいう）Ｌ３の電場の強度を電流として
検出することができる。ビームスプリッタ２から検出器
１２に到達するまでの時間を遅延手段１３、１４で変え
ることにより、試料を透過して来た透過電磁波Ｌ３の時
間波形を得ることができる。
・パルス光Ｌ４として検出器１２に導光される。この検
出器１２も例えば光伝導素子であり、サンプリング・パ
ルス光Ｌ４で照射され、その瞬間だけ導電性となり、そ
の瞬間の試料８からの透過テラヘルツ電磁波（以下、単
に透過電磁波ともいう）Ｌ３の電場の強度を電流として
検出することができる。ビームスプリッタ２から検出器
１２に到達するまでの時間を遅延手段１３、１４で変え
ることにより、試料を透過して来た透過電磁波Ｌ３の時
間波形を得ることができる。
【００４９】検出用光伝導素子はサンプリング・パルス
光Ｌ４を照射している間の試料からの透過電磁波Ｌ３の
電場による電流を検出するが、サンプリング・パルス光
の時間幅は透過電磁波Ｌ３の時間幅よりも数十分の一程
度とかなり短い。すなわち、透過電磁波Ｌ３の最初の部
分から最後の部分までが到達する時間に比較してサンプ
リング・パルス光Ｌ４の照射時間は短い。そのため、サ
ンプリング・パルス光Ｌ４が照射している間の検出用光
伝導素子に流れる電流は透過電磁波Ｌ３の電場のごく短
い照射時間部分に依存し、透過電磁波Ｌ３の電場のうち
遅延手段１３、１４による時間遅延によって決められた
時間部分のみが電流として測定され、さらに時間遅延を
ずらしていくことにより透過電磁波Ｌ３の電場の他の部
分も測定でき、透過電磁波Ｌ３の電場の時間波形を得る
ことができるのである。
光Ｌ４を照射している間の試料からの透過電磁波Ｌ３の
電場による電流を検出するが、サンプリング・パルス光
の時間幅は透過電磁波Ｌ３の時間幅よりも数十分の一程
度とかなり短い。すなわち、透過電磁波Ｌ３の最初の部
分から最後の部分までが到達する時間に比較してサンプ
リング・パルス光Ｌ４の照射時間は短い。そのため、サ
ンプリング・パルス光Ｌ４が照射している間の検出用光
伝導素子に流れる電流は透過電磁波Ｌ３の電場のごく短
い照射時間部分に依存し、透過電磁波Ｌ３の電場のうち
遅延手段１３、１４による時間遅延によって決められた
時間部分のみが電流として測定され、さらに時間遅延を
ずらしていくことにより透過電磁波Ｌ３の電場の他の部
分も測定でき、透過電磁波Ｌ３の電場の時間波形を得る
ことができるのである。
【００５０】試料８の透過テラヘルツ電磁波の電場強度
の各時間分解データは、信号処理手段によって処理され
る。すなわち、ロックイン・増幅器１６を介してコンピ
ュータ１７に伝送され、順次、時系列データに記憶さ
れ、一連の時系列データを、該コンピュータ１７でフー
リエ変換処理して振動数（周波数）空間に変換すること
により、試料８の透過テラヘルツ電磁波の振幅及び位相
の分光スペクトルが得られる。
の各時間分解データは、信号処理手段によって処理され
る。すなわち、ロックイン・増幅器１６を介してコンピ
ュータ１７に伝送され、順次、時系列データに記憶さ
れ、一連の時系列データを、該コンピュータ１７でフー
リエ変換処理して振動数（周波数）空間に変換すること
により、試料８の透過テラヘルツ電磁波の振幅及び位相
の分光スペクトルが得られる。
【００５１】励起源１は、例えばモード同期、エルビウ
ム（Ｅｒ）ドーピングのファイバレーザである。このモ
ード同期ファイバレーザ１は、例えば平均パワー１０ｍ
Ｗ、パルス励起光Ｌ１を、波長７８０ｎｍ、時間幅１２
０フェムト秒、繰り返し周波数４８．５ＭＨｚで伝送す
る。
ム（Ｅｒ）ドーピングのファイバレーザである。このモ
ード同期ファイバレーザ１は、例えば平均パワー１０ｍ
Ｗ、パルス励起光Ｌ１を、波長７８０ｎｍ、時間幅１２
０フェムト秒、繰り返し周波数４８．５ＭＨｚで伝送す
る。
【００５２】前記励起源から発生するパルス励起光の時
間幅は、６フェムトから１７０フェムト秒以下に設定す
る。より好適には、１５フェムト秒から７０フェムト秒
以下である。最も好適には、３０フェムト秒である。
間幅は、６フェムトから１７０フェムト秒以下に設定す
る。より好適には、１５フェムト秒から７０フェムト秒
以下である。最も好適には、３０フェムト秒である。
【００５３】このとき、モード同期ファイバレーザ１
で、パルス励起光Ｌ１の時間幅を、例えば１７０フェム
ト秒に設定すると、該パルス電磁波放射素子５から発生
するテラヘルツ放射電磁波Ｌ２には、ほぼ波数範囲０〜
１９６ｃｍ-1のミリ波から遠赤外波長光が含まれる。ま
た、パルス励起光Ｌ１の時間幅を、例えば６フェムト秒
に設定すると、該パルス電磁波放射素子５から発生する
テラヘルツ放射電磁波Ｌ２には、ほぼ波数範囲０〜５５
５６ｃｍ-1のミリ波から近赤外波長光が含まれる。
で、パルス励起光Ｌ１の時間幅を、例えば１７０フェム
ト秒に設定すると、該パルス電磁波放射素子５から発生
するテラヘルツ放射電磁波Ｌ２には、ほぼ波数範囲０〜
１９６ｃｍ-1のミリ波から遠赤外波長光が含まれる。ま
た、パルス励起光Ｌ１の時間幅を、例えば６フェムト秒
に設定すると、該パルス電磁波放射素子５から発生する
テラヘルツ放射電磁波Ｌ２には、ほぼ波数範囲０〜５５
５６ｃｍ-1のミリ波から近赤外波長光が含まれる。
【００５４】励起源としては、電子ピーム型発振器、た
とえぱ軌道放射光源（ＳＯＲ）、光蓄横リング放射光
（Ｐｂ ＳＲ）等を用いることもできる。
とえぱ軌道放射光源（ＳＯＲ）、光蓄横リング放射光
（Ｐｂ ＳＲ）等を用いることもできる。
【００５５】パルス電磁波放射素子５には、例えば、図
３に示すように、シリコンレンズ／ＴＬ一ＧａＡｓ基板
３０に形成されたダイポールアンテナ構造の光伝導スイ
ッチ素子３１が用いられる。そして、テラヘルツ放射光
Ｌ２の発生には、このようなパルス電磁波放射素子５
に、パルス励起光Ｌ１を照射し、電子・正孔の自由キャ
リアを誘起させ、超高速電流変調することによって、そ
のテラヘルツ放射Ｌ２を得ている。すなわち、バイアス
電流印加のパルス電磁波放射素子５に、パルス励起光Ｌ
１が照射されると、電場が揺り動かされる。電場が揺り
動かされると、電流が揺り動かされることにより、パル
ス電磁波放射素子５に照射されたパルス励起光Ｌ１の時
間幅△ｔにより規定される振動数（周波数）範囲に渡
り、連続スベクトル分布を持ったテラヘルツ放射電磁波
Ｌ２が得られる。
３に示すように、シリコンレンズ／ＴＬ一ＧａＡｓ基板
３０に形成されたダイポールアンテナ構造の光伝導スイ
ッチ素子３１が用いられる。そして、テラヘルツ放射光
Ｌ２の発生には、このようなパルス電磁波放射素子５
に、パルス励起光Ｌ１を照射し、電子・正孔の自由キャ
リアを誘起させ、超高速電流変調することによって、そ
のテラヘルツ放射Ｌ２を得ている。すなわち、バイアス
電流印加のパルス電磁波放射素子５に、パルス励起光Ｌ
１が照射されると、電場が揺り動かされる。電場が揺り
動かされると、電流が揺り動かされることにより、パル
ス電磁波放射素子５に照射されたパルス励起光Ｌ１の時
間幅△ｔにより規定される振動数（周波数）範囲に渡
り、連続スベクトル分布を持ったテラヘルツ放射電磁波
Ｌ２が得られる。
【００５６】また、パルス電磁波放射素子５は、バルク
のＩｎＡｓ（１００）結晶でもよい。ＩｎＡｓ（１０
０）は、結晶の格子面（１００）が切り出され、ガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）に比較し、優れた電磁波の放射性能
を持ち、該ＩｎＡｓ結晶の格子面（１００）に、パルス
励起光Ｌ１が照射されると、テラヘルツ放射電磁波Ｌ２
が放射方向の全体にまんべんなく引き起こされる。ま
た、ＩｎＰやＧａＡｓでもよい。
のＩｎＡｓ（１００）結晶でもよい。ＩｎＡｓ（１０
０）は、結晶の格子面（１００）が切り出され、ガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）に比較し、優れた電磁波の放射性能
を持ち、該ＩｎＡｓ結晶の格子面（１００）に、パルス
励起光Ｌ１が照射されると、テラヘルツ放射電磁波Ｌ２
が放射方向の全体にまんべんなく引き起こされる。ま
た、ＩｎＰやＧａＡｓでもよい。
【００５７】さらに、パルス電磁波放射素子５は、電気
光学素子でもよいし、非対称二重量子井戸構造や超格子
構造を利用したものでもよい。
光学素子でもよいし、非対称二重量子井戸構造や超格子
構造を利用したものでもよい。
【００５８】図４に、検出器１２の概略図を示す。同図
に示す検出器１２にも、例えば、シリコンレンズ／ＴＬ
一ＧａＡｓ基板３０に形成されたダイポールアンテナ構
造の光伝導スイッチ素子３１が用いられる。このような
検出器１２に、試料透過テラヘルツ電磁波Ｌ３とサンプ
リング・パルス光Ｌ４を同時に照射すると、サンプリン
グ・パルス光Ｌ４が照射された短時間の試料透過テラヘ
ルツ電磁波Ｌ３の強度を測定できる。尚、検出器１２は
電気光学素子でもよい。
に示す検出器１２にも、例えば、シリコンレンズ／ＴＬ
一ＧａＡｓ基板３０に形成されたダイポールアンテナ構
造の光伝導スイッチ素子３１が用いられる。このような
検出器１２に、試料透過テラヘルツ電磁波Ｌ３とサンプ
リング・パルス光Ｌ４を同時に照射すると、サンプリン
グ・パルス光Ｌ４が照射された短時間の試料透過テラヘ
ルツ電磁波Ｌ３の強度を測定できる。尚、検出器１２は
電気光学素子でもよい。
【００５９】サンプリング・パルス光Ｌ４が検出器１２
に到着する時間を制御しながら測定することにより、試
料透過テラヘルツ電磁波Ｌ３の強度の各時間分解データ
を測定できる。
に到着する時間を制御しながら測定することにより、試
料透過テラヘルツ電磁波Ｌ３の強度の各時間分解データ
を測定できる。
【００６０】遅延手段１３、１４は、パルス励起光がパ
ルス電磁波放射素子５に１回入射するごとに、検出器１
２からの所定の時間分解データの取り込みを指示するサ
ンプリングパルスを、前記パルス励起光に対し所定の時
間間隔づつ遅延させて検出器１２に供給する。遅延手段
１３、１４は、例えば光路差掃引ステージにより時間遅
延を制御する。
ルス電磁波放射素子５に１回入射するごとに、検出器１
２からの所定の時間分解データの取り込みを指示するサ
ンプリングパルスを、前記パルス励起光に対し所定の時
間間隔づつ遅延させて検出器１２に供給する。遅延手段
１３、１４は、例えば光路差掃引ステージにより時間遅
延を制御する。
【００６１】次に、上記のようなＴＨｚ−ＴＤＳを組み
込んだ本発明の誘電体物質の光物性定数の光学的測定装
置における具体的な信号処理について、図５を参照して
説明する。
込んだ本発明の誘電体物質の光物性定数の光学的測定装
置における具体的な信号処理について、図５を参照して
説明する。
【００６２】パルス電磁波放射素子から放射されたテラ
ヘルツ域の周波数範囲を含む連続スペクトル分布を有す
るパルス光は、図５（ａ）に示す以下の数式に示される
ような電場強度の時間波形を有する。
ヘルツ域の周波数範囲を含む連続スペクトル分布を有す
るパルス光は、図５（ａ）に示す以下の数式に示される
ような電場強度の時間波形を有する。
【数６】
【００６３】このような強度の時間波形を有するパルス
光が試料である誘電体物質に入射し透過してくると、そ
の透過電磁波の電場強度の時間波形は、図５（ｂ）に示
す以下の数式に示されるようなものとなる。
光が試料である誘電体物質に入射し透過してくると、そ
の透過電磁波の電場強度の時間波形は、図５（ｂ）に示
す以下の数式に示されるようなものとなる。
【数７】
【００６４】このような強度の時間波形を有する透過光
の電場強度Ｅ透過（ｔ）は、例えば、パルス電磁波放射
素子５と同様の検出器１２を用いて、サンプリング・パ
ルス光Ｌ４により光伝導ギャップに励起されたキャリア
（数：Ｎ（ｔ））の流れ（電流）として検出される。
の電場強度Ｅ透過（ｔ）は、例えば、パルス電磁波放射
素子５と同様の検出器１２を用いて、サンプリング・パ
ルス光Ｌ４により光伝導ギャップに励起されたキャリア
（数：Ｎ（ｔ））の流れ（電流）として検出される。
【００６５】その電流密度Ｉ（ｔ）は、Ｅ透過（ｔ）と
励起キャリア数Ｎ（ｔ）とのコンボリューション、すな
わち、
励起キャリア数Ｎ（ｔ）とのコンボリューション、すな
わち、
【数８】 となる。ここで、前記τはサンプリング・パルス光Ｌ４
の遅延時間差であり、該遅延時間差τを、コンピュータ
１７、光路差掃引ステージ１３等により走査することに
よって試料透過（反射）電磁波の電場強度の時間依存性
を電流強度の時間軸信号Ｉ（τ）として検出する。
の遅延時間差であり、該遅延時間差τを、コンピュータ
１７、光路差掃引ステージ１３等により走査することに
よって試料透過（反射）電磁波の電場強度の時間依存性
を電流強度の時間軸信号Ｉ（τ）として検出する。
【００６６】そして、試料透過電磁波Ｌ３の強度は、パ
ルス励起光Ｌ１に同期して、所定の時間Δτづつ遅延さ
れたサンプリング・パルス光Ｌ４によって、光学的に極
めて短時間隔でサンプリングされ（図５（ｃ）参照）、
試料透過電磁波Ｌ３の電場強度の各時間分解信号として
検出される。このサンプリング幅Δｔ（ｓｅｃ）は、測
定に要求される測光スペクトルの波数分解能Δσ（ｃｍ
-1）に対してΔｔ＝１／２πΔσで定められる。
ルス励起光Ｌ１に同期して、所定の時間Δτづつ遅延さ
れたサンプリング・パルス光Ｌ４によって、光学的に極
めて短時間隔でサンプリングされ（図５（ｃ）参照）、
試料透過電磁波Ｌ３の電場強度の各時間分解信号として
検出される。このサンプリング幅Δｔ（ｓｅｃ）は、測
定に要求される測光スペクトルの波数分解能Δσ（ｃｍ
-1）に対してΔｔ＝１／２πΔσで定められる。
【００６７】こうして得られた時各時間分解信号から、
図５（ｄ）に示したように、以下の数式で表される時系
列データＩm（ｔ）を得る。
図５（ｄ）に示したように、以下の数式で表される時系
列データＩm（ｔ）を得る。
【数９ 】 ここで、α’n,κ（σ）（ｎ、κは複素屈折率の実部
（通常の屈折率）と虚部（吸収定数）である）は、各周
波数毎の誘電体物質に入射したパルス電磁波の透過率に
対応する量であり、また、φn,κ（σ）は、各周波数毎
の誘電体物質に起因した位相シフトである。
（通常の屈折率）と虚部（吸収定数）である）は、各周
波数毎の誘電体物質に入射したパルス電磁波の透過率に
対応する量であり、また、φn,κ（σ）は、各周波数毎
の誘電体物質に起因した位相シフトである。
【００６８】このＩm（ｔ）を信号処理手段に伝送し、
フーリエ変換処理することによって透過電磁波（反射電
磁波）の振幅及び位相についての分光スペクトルデータ
を得る。
フーリエ変換処理することによって透過電磁波（反射電
磁波）の振幅及び位相についての分光スペクトルデータ
を得る。
【００６９】次いで、位相シフト決定手段によって、透
過電磁波（反射電磁波）の振幅及び位相についての分光
スペクトルデータを誘電体物質がない場合の分光スペク
トルデータと比較して各周波数毎の位相シフトφn,κ
（σ）を決定する。
過電磁波（反射電磁波）の振幅及び位相についての分光
スペクトルデータを誘電体物質がない場合の分光スペク
トルデータと比較して各周波数毎の位相シフトφn,κ
（σ）を決定する。
【００７０】さらに、波数決定手段によって、その位相
シフトから誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波動
と誘電体物質内の分極場の波動との連成波（あるいはポ
ラリトン）の波数を各周波数毎に決定する。ここで、連
成波の波数は位相シフトφn,κ（σ）と試料の厚さとか
ら決定することができる。
シフトから誘電体物質に入射されたパルス電磁波の波動
と誘電体物質内の分極場の波動との連成波（あるいはポ
ラリトン）の波数を各周波数毎に決定する。ここで、連
成波の波数は位相シフトφn,κ（σ）と試料の厚さとか
ら決定することができる。
【００７１】こうして得られた連成波の周波数毎の波数
について、分散曲線作成手段によって横軸に波数、縦軸
に周波数（もちろんその逆でも構わない）としてプロッ
トされ、連成波の波数と周波数との分散曲線を得る。
について、分散曲線作成手段によって横軸に波数、縦軸
に周波数（もちろんその逆でも構わない）としてプロッ
トされ、連成波の波数と周波数との分散曲線を得る。
【００７２】さらに、誘電率決定手段によって、得られ
た連成波の波数と周波数との分散曲線から前記誘電体物
質の静的誘電率を決定する。
た連成波の波数と周波数との分散曲線から前記誘電体物
質の静的誘電率を決定する。
【００７３】 本発明の誘電体物質の静的誘電率の評価
に用いる誘電体物質の光物性定数の光学的測定装置は、
誘電体物質を構成要素とする電子素子、例えば、強誘電
体メモリ、強誘電体電界効果トランジスタ、弾性表面波
フィルタ、誘電体セラミックフィルタ、及び積層セラミ
ックコンデンサのような製造プロセスの工程中に前記電
子素子を構成する誘電体物質の静的誘電率を自動測定す
るために用いることができる。また、全ての製品に対し
て、リアルタイムで誘電率の検査が可能である。
に用いる誘電体物質の光物性定数の光学的測定装置は、
誘電体物質を構成要素とする電子素子、例えば、強誘電
体メモリ、強誘電体電界効果トランジスタ、弾性表面波
フィルタ、誘電体セラミックフィルタ、及び積層セラミ
ックコンデンサのような製造プロセスの工程中に前記電
子素子を構成する誘電体物質の静的誘電率を自動測定す
るために用いることができる。また、全ての製品に対し
て、リアルタイムで誘電率の検査が可能である。
【００７４】 また、本発明の誘電体物質の静的誘電率
の評価に用いる誘電体物質の光物性定数の光学的測定装
置は、誘電体物質を構成要素とする電子素子、例えば、
強誘電体メモリ、強誘電体電界効果トランジスタ、弾性
表面波フィルタ、誘電体セラミックフィルタ、及び積層
セラミックコンデンサのような製造ラインに組み込むこ
ともできる。この場合、電子素子の製造ラインから電子
素子を取り出してオフラインで誘電率を測定する必要が
ないので、生産効率が飛躍的に向上する。また、全ての
製品に対して、リアルタイムで誘電率の検査が可能であ
る。
の評価に用いる誘電体物質の光物性定数の光学的測定装
置は、誘電体物質を構成要素とする電子素子、例えば、
強誘電体メモリ、強誘電体電界効果トランジスタ、弾性
表面波フィルタ、誘電体セラミックフィルタ、及び積層
セラミックコンデンサのような製造ラインに組み込むこ
ともできる。この場合、電子素子の製造ラインから電子
素子を取り出してオフラインで誘電率を測定する必要が
ないので、生産効率が飛躍的に向上する。また、全ての
製品に対して、リアルタイムで誘電率の検査が可能であ
る。
【００７５】次に、本発明の誘電体物質の光物性定数の
光学的測定装置及びその方法によって誘電分散及び静的
誘電率を決定した実施例として、強誘電体Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ
12の場合を示す。
光学的測定装置及びその方法によって誘電分散及び静的
誘電率を決定した実施例として、強誘電体Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ
12の場合を示す。
【００７６】用いたＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12の試料はｃ軸に対し
て垂直な面方向に成長させたもので、その寸法は１５×
１５ｍｍ2で膜厚２２５μｍの単結晶薄膜である。その
Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12の単結晶薄膜はその面に対して劈開性を
有する。
て垂直な面方向に成長させたもので、その寸法は１５×
１５ｍｍ2で膜厚２２５μｍの単結晶薄膜である。その
Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12の単結晶薄膜はその面に対して劈開性を
有する。
【００７７】測定の概要を以下に説明する。励起源とし
ては、波長７８０ｎｍ、２０ｍＷの出力のフェムト秒励
起パルス光を繰り返し周波数４８ＭＨｚで発生するモー
ド同期エルビウム（Ｅｒ）ドーピングのファイバレーザ
を用いた。試料へ入射するパルス測定光を放射するパル
ス電磁波放射素子として、低温で成長させたＧａＡｓか
ら成る光伝導スイッチ素子を用いた。モード同期エルビ
ウムドーピングファイバレーザからの励起パルスは対物
レンズによって光伝導スイッチ素子に合焦した。光伝導
スイッチ素子が放射したパルス電磁波はＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12
単結晶薄膜試料の劈開面へ入射し、その透過電磁波を測
定した。透過電磁波の検出器としても低温で成長させた
ＧａＡｓから成る光伝導スイッチ素子を用いた。サンプ
リング・パルス光としては、モード同期エルビウムドー
ピングファイバレーザからの入射励起パルス光をビーム
スプリッターで分割したパルス光を用い、試料からの透
過光の電場信号の検出のゲートの開閉を行った。全ての
光学装置及び試料は、水蒸気による吸収を低減するた
め、真空チャンバに配置した。測定は室温で行った。
ては、波長７８０ｎｍ、２０ｍＷの出力のフェムト秒励
起パルス光を繰り返し周波数４８ＭＨｚで発生するモー
ド同期エルビウム（Ｅｒ）ドーピングのファイバレーザ
を用いた。試料へ入射するパルス測定光を放射するパル
ス電磁波放射素子として、低温で成長させたＧａＡｓか
ら成る光伝導スイッチ素子を用いた。モード同期エルビ
ウムドーピングファイバレーザからの励起パルスは対物
レンズによって光伝導スイッチ素子に合焦した。光伝導
スイッチ素子が放射したパルス電磁波はＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12
単結晶薄膜試料の劈開面へ入射し、その透過電磁波を測
定した。透過電磁波の検出器としても低温で成長させた
ＧａＡｓから成る光伝導スイッチ素子を用いた。サンプ
リング・パルス光としては、モード同期エルビウムドー
ピングファイバレーザからの入射励起パルス光をビーム
スプリッターで分割したパルス光を用い、試料からの透
過光の電場信号の検出のゲートの開閉を行った。全ての
光学装置及び試料は、水蒸気による吸収を低減するた
め、真空チャンバに配置した。測定は室温で行った。
【００７８】Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12は室温で単斜晶系のペロブ
スカイト構造であり、自発分極の方向は、単斜晶軸方向
であるａ軸に対して約４．５°傾斜している。そのａ軸
に対して偏光したａ軸偏光、そしてその垂直方向である
ｂ軸偏光に対する試料の透過電磁波の電場強度の透過率
及び位相シフトの周波数依存性を示す測定結果をそれぞ
れ、図６（ａ）及び（ｂ）に示す。黒丸は透過率、白丸
は位相シフトを示している。
スカイト構造であり、自発分極の方向は、単斜晶軸方向
であるａ軸に対して約４．５°傾斜している。そのａ軸
に対して偏光したａ軸偏光、そしてその垂直方向である
ｂ軸偏光に対する試料の透過電磁波の電場強度の透過率
及び位相シフトの周波数依存性を示す測定結果をそれぞ
れ、図６（ａ）及び（ｂ）に示す。黒丸は透過率、白丸
は位相シフトを示している。
【００７９】図６（ａ）において、黒丸で示した透過率
からは、この物質が２２ｃｍ-1から３６ｃｍ-1に不透明
領域を持つことがわかる。すなわち、Ａ’モードではこ
の領域にフォノンが存在しないバンドギャップが存在し
ていることを示している。また、白丸の位相シフトは、
２２ｃｍ-1から３６ｃｍ-1のバンドギャップエッジ近傍
で急に遅れていくことが分かる。
からは、この物質が２２ｃｍ-1から３６ｃｍ-1に不透明
領域を持つことがわかる。すなわち、Ａ’モードではこ
の領域にフォノンが存在しないバンドギャップが存在し
ていることを示している。また、白丸の位相シフトは、
２２ｃｍ-1から３６ｃｍ-1のバンドギャップエッジ近傍
で急に遅れていくことが分かる。
【００８０】図６（ｂ）において、図６（ａ）と同じよ
うに、Ａ”モードでは２８ｃｍ-1から４３ｃｍ-1の領域
にフォノンが存在しないバンドギャップが存在している
ことを示している。また、２８ｃｍ-1から４３ｃｍ-1の
ギャップエッジ近傍ではやはり、位相が急速に遅れるこ
とが分かる。
うに、Ａ”モードでは２８ｃｍ-1から４３ｃｍ-1の領域
にフォノンが存在しないバンドギャップが存在している
ことを示している。また、２８ｃｍ-1から４３ｃｍ-1の
ギャップエッジ近傍ではやはり、位相が急速に遅れるこ
とが分かる。
【００８１】図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図６
（ａ）及び（ｂ）で示した各周波数毎の誘電体物質によ
る位相シフトφn,κ（σ）とＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12単結晶薄膜
試料の厚さとから、試料に入射したパルス電磁波の波動
と試料内の分極場の波動との連成波の波数を各周波数毎
に決定し、横軸に波数、縦軸に周波数としてプロットし
た、連成波の波数と周波数との分散関係を示している。
この分散関係は、試料内の分極場をフォノンした場合の
分散曲線によく一致する。この場合、Ω＝０における接
線の傾きは、ｃ／ε（０）を与えることから（段落[０
０１０]参照）、静的誘電率ε（０）は、図７（ａ）の
場合には７９．２、図７（ｂ）の場合には１４９．０で
あると決定することができた。
（ａ）及び（ｂ）で示した各周波数毎の誘電体物質によ
る位相シフトφn,κ（σ）とＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12単結晶薄膜
試料の厚さとから、試料に入射したパルス電磁波の波動
と試料内の分極場の波動との連成波の波数を各周波数毎
に決定し、横軸に波数、縦軸に周波数としてプロットし
た、連成波の波数と周波数との分散関係を示している。
この分散関係は、試料内の分極場をフォノンした場合の
分散曲線によく一致する。この場合、Ω＝０における接
線の傾きは、ｃ／ε（０）を与えることから（段落[０
０１０]参照）、静的誘電率ε（０）は、図７（ａ）の
場合には７９．２、図７（ｂ）の場合には１４９．０で
あると決定することができた。
【００８２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る誘電体物質の光物性定数の光学的測定方法及びその装
置並びにその装置を組み込んだ製造システムによれば、
以下のような効果を奏する。
る誘電体物質の光物性定数の光学的測定方法及びその装
置並びにその装置を組み込んだ製造システムによれば、
以下のような効果を奏する。
【００８３】請求項１及び請求項２に記載の誘電体物質
の光物性定数の光学的測定方法によれば、誘電体物質に
入射されたパルス電磁波の波動と前記誘電体物質内の分
極場の波動との連成波の波数と周波数との分散曲線か
ら、誘電体物質についてその基本物性である電磁波（電
場）による誘電分極の特性についての情報を知得するこ
とができるという効果を奏する。また、ＦｅＲＡＭ、Ｍ
ＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積Ｄ
ＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子に使われている強誘電体
薄膜の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及
び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定することが
できるという効果を奏する。また、テラヘルツ帯弾性表
面波フィルタの複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決
定することができるという効果を奏する。また、積層セ
ラミックコンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘
電体物質の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、共振型誘電
セラミックフィルタの複素誘電定数及び誘電損失分散を
決定することができるという効果を奏する。また、超音
波センサ（ＰＺＴ）素子に使われている圧電物質の複素
誘電定数及び誘電損失分散を決定することができるとい
う効果を奏する。また、焦電式赤外センサ素子に使われ
ている強誘電体物質の誘電定数及び誘電損失分散を決定
することができるという効果を奏する。また、エレクト
ロルミネセンス素子に積層された複素誘電体薄膜の複素
誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することができる
という効果を奏する。また、測定は、全て非接触、ｉｎ
−ｓｉｔｕ、オンラインで精密自動で行うことができる
という効果を奏する。
の光物性定数の光学的測定方法によれば、誘電体物質に
入射されたパルス電磁波の波動と前記誘電体物質内の分
極場の波動との連成波の波数と周波数との分散曲線か
ら、誘電体物質についてその基本物性である電磁波（電
場）による誘電分極の特性についての情報を知得するこ
とができるという効果を奏する。また、ＦｅＲＡＭ、Ｍ
ＦＩＳ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積Ｄ
ＲＡＭ）等の不揮発メモリ素子に使われている強誘電体
薄膜の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及
び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定することが
できるという効果を奏する。また、テラヘルツ帯弾性表
面波フィルタの複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決
定することができるという効果を奏する。また、積層セ
ラミックコンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘
電体物質の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、共振型誘電
セラミックフィルタの複素誘電定数及び誘電損失分散を
決定することができるという効果を奏する。また、超音
波センサ（ＰＺＴ）素子に使われている圧電物質の複素
誘電定数及び誘電損失分散を決定することができるとい
う効果を奏する。また、焦電式赤外センサ素子に使われ
ている強誘電体物質の誘電定数及び誘電損失分散を決定
することができるという効果を奏する。また、エレクト
ロルミネセンス素子に積層された複素誘電体薄膜の複素
誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することができる
という効果を奏する。また、測定は、全て非接触、ｉｎ
−ｓｉｔｕ、オンラインで精密自動で行うことができる
という効果を奏する。
【００８４】請求項３に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定方法によれば、ＦｅＲＡＭなどに使われて
いる強誘電体薄膜の誘電分散（誘電定数分散と誘電損失
分散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定す
ることができるという効果を奏する。また、テラヘルツ
帯弾性表面波フィルタの誘電定数分散及び誘電損失分散
を決定することができるという効果を奏する。また、積
層セラミックコンデンサなどの機能性セラミック素子中
の誘電体物質の誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、共振型誘電
セラミックフィルタの誘電定数及び誘電損失分散を決定
することができるという効果を奏する。また、超音波セ
ンサに使われている圧電物質の誘電定数及び誘電損失分
散を決定することができるという効果を奏する。また、
焦電式赤外センサ素子に使われている強誘電体物質の誘
電定数及び誘電損失分散を決定することができるという
効果を奏する。また、電気光学素子に使われている電気
光学結晶のフォノンポラリトン分散曲線の決定及びフォ
ノンポラリトン緩和定数を決定することができるという
効果を奏する。
の光学的測定方法によれば、ＦｅＲＡＭなどに使われて
いる強誘電体薄膜の誘電分散（誘電定数分散と誘電損失
分散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定す
ることができるという効果を奏する。また、テラヘルツ
帯弾性表面波フィルタの誘電定数分散及び誘電損失分散
を決定することができるという効果を奏する。また、積
層セラミックコンデンサなどの機能性セラミック素子中
の誘電体物質の誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、共振型誘電
セラミックフィルタの誘電定数及び誘電損失分散を決定
することができるという効果を奏する。また、超音波セ
ンサに使われている圧電物質の誘電定数及び誘電損失分
散を決定することができるという効果を奏する。また、
焦電式赤外センサ素子に使われている強誘電体物質の誘
電定数及び誘電損失分散を決定することができるという
効果を奏する。また、電気光学素子に使われている電気
光学結晶のフォノンポラリトン分散曲線の決定及びフォ
ノンポラリトン緩和定数を決定することができるという
効果を奏する。
【００８５】請求項４に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定方法によれば、ＦｅＲＡＭなどに使われて
いる強誘電体薄膜の誘電分散（誘電定数分散と誘電損失
分散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定す
ることができるという効果を奏する。また、電気光学素
子に使われている電気光学結晶のフォノンポラリトン分
散曲線の決定及びフォノンポラリトン緩和定数を決定す
ることができるという効果を奏するという効果を奏す
る。また、強誘電体ゲートＦＥＴに使われている強誘電
体薄膜の誘電定数及び誘電損失の分散並びに静的誘電定
数及び誘電損失を決定することができるという効果を奏
する。
の光学的測定方法によれば、ＦｅＲＡＭなどに使われて
いる強誘電体薄膜の誘電分散（誘電定数分散と誘電損失
分散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定す
ることができるという効果を奏する。また、電気光学素
子に使われている電気光学結晶のフォノンポラリトン分
散曲線の決定及びフォノンポラリトン緩和定数を決定す
ることができるという効果を奏するという効果を奏す
る。また、強誘電体ゲートＦＥＴに使われている強誘電
体薄膜の誘電定数及び誘電損失の分散並びに静的誘電定
数及び誘電損失を決定することができるという効果を奏
する。
【００８６】請求項５に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定装置によれば、誘電体物質に入射されたパ
ルス電磁波の波動と前記誘電体物質内の分極場の波動と
の連成波の波数と周波数との分散曲線から、誘電体物質
についてその基本物性である光（電場）による誘電分極
の特性について知得することができるという効果を奏す
る。また、励起源とパルス電磁波放射素子と検出手段と
信号処理手段と遅延手段とを含むＴＨｚ−ＴＤＳ部によ
って、複素屈折率の実部（通常の屈折率）及び虚部（吸
収定数）や複素誘電率の実部（通常の誘電率）及び虚部
（誘電損失）の高精度な計測も可能である。従って、そ
れら複素屈折率と複素誘電率と前記分散曲線とから、誘
電体物質の光物性の特性ついて広範な知見を得ることが
できるという効果を奏する。また、ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩ
Ｓ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積ＤＲＡ
Ｍ）等の不揮発メモリ素子に使われている強誘電体薄膜
の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及び静
的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定することができ
るという効果を奏する。また、テラヘルツ帯弾性表面波
フィルタの複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、積層セラミ
ックコンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘電体
物質の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定するこ
とができるという効果を奏する。また、共振型誘電セラ
ミックフィルタの複素誘電定数及び誘電損失分散を決定
することができるという効果を奏する。また、超音波セ
ンサ（ＰＺＴ）素子に使われている圧電物質の複素誘電
定数及び誘電損失分散を決定することができるという効
果を奏する。また、焦電式赤外センサ素子に使われてい
る強誘電体物質の誘電定数及び誘電損失分散を決定する
ことができるという効果を奏する。また、電気光学素子
に使われている電気光学結晶のフォノンポラリトン分散
曲線の決定及びフォノンポラリトン緩和定数を決定する
ことができるという効果を奏する。また、エレクトロル
ミネセンス素子に積層された複素誘電体薄膜の複素誘電
定数分散及び誘電損失分散を決定することができるとい
う効果を奏する。また、測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓ
ｉｔｕ、オンラインで精密自動で行うことができるとい
う効果を奏する。
の光学的測定装置によれば、誘電体物質に入射されたパ
ルス電磁波の波動と前記誘電体物質内の分極場の波動と
の連成波の波数と周波数との分散曲線から、誘電体物質
についてその基本物性である光（電場）による誘電分極
の特性について知得することができるという効果を奏す
る。また、励起源とパルス電磁波放射素子と検出手段と
信号処理手段と遅延手段とを含むＴＨｚ−ＴＤＳ部によ
って、複素屈折率の実部（通常の屈折率）及び虚部（吸
収定数）や複素誘電率の実部（通常の誘電率）及び虚部
（誘電損失）の高精度な計測も可能である。従って、そ
れら複素屈折率と複素誘電率と前記分散曲線とから、誘
電体物質の光物性の特性ついて広範な知見を得ることが
できるという効果を奏する。また、ＦｅＲＡＭ、ＭＦＩ
Ｓ−ＦＥＴ、高誘電率薄膜キャパシタ（超高集積ＤＲＡ
Ｍ）等の不揮発メモリ素子に使われている強誘電体薄膜
の複素誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及び静
的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定することができ
るという効果を奏する。また、テラヘルツ帯弾性表面波
フィルタの複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、積層セラミ
ックコンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘電体
物質の複素誘電定数分散及び誘電損失分散を決定するこ
とができるという効果を奏する。また、共振型誘電セラ
ミックフィルタの複素誘電定数及び誘電損失分散を決定
することができるという効果を奏する。また、超音波セ
ンサ（ＰＺＴ）素子に使われている圧電物質の複素誘電
定数及び誘電損失分散を決定することができるという効
果を奏する。また、焦電式赤外センサ素子に使われてい
る強誘電体物質の誘電定数及び誘電損失分散を決定する
ことができるという効果を奏する。また、電気光学素子
に使われている電気光学結晶のフォノンポラリトン分散
曲線の決定及びフォノンポラリトン緩和定数を決定する
ことができるという効果を奏する。また、エレクトロル
ミネセンス素子に積層された複素誘電体薄膜の複素誘電
定数分散及び誘電損失分散を決定することができるとい
う効果を奏する。また、測定は、全て非接触、ｉｎ−ｓ
ｉｔｕ、オンラインで精密自動で行うことができるとい
う効果を奏する。
【００８７】請求項６に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定装置によれば、誘電体物質についてその基
本物性値である静的誘電率を含む誘電率誘電率を知得す
ることができるという効果を奏する。また、ＦｅＲＡＭ
などに使われている強誘電体薄膜の誘電分散（誘電定数
分散と誘電損失分散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電
損失）を決定することができるという効果を奏する。ま
た、電気光学素子に使われている電気光学結晶のフォノ
ンポラリトン分散曲線の決定及びフォノンポラリトン緩
和定数を決定することができるという効果を奏する。ま
た、強誘電体ゲートＦＥＴに使われている強誘電体薄膜
の誘電定数及び誘電損失の分散並びに静的誘電定数及び
誘電損失を決定することができるという効果を奏する。
の光学的測定装置によれば、誘電体物質についてその基
本物性値である静的誘電率を含む誘電率誘電率を知得す
ることができるという効果を奏する。また、ＦｅＲＡＭ
などに使われている強誘電体薄膜の誘電分散（誘電定数
分散と誘電損失分散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電
損失）を決定することができるという効果を奏する。ま
た、電気光学素子に使われている電気光学結晶のフォノ
ンポラリトン分散曲線の決定及びフォノンポラリトン緩
和定数を決定することができるという効果を奏する。ま
た、強誘電体ゲートＦＥＴに使われている強誘電体薄膜
の誘電定数及び誘電損失の分散並びに静的誘電定数及び
誘電損失を決定することができるという効果を奏する。
【００８８】請求項７から請求項１２のいずれかに記載
の誘電体物質の光物性定数の光学的測定装置によれば、
高精度で誘電体物質の誘電率を決定できるので、電子素
子の検査精度が向上するという効果を奏する。また、電
子素子の製造ラインから電子素子を取り出してオフライ
ンで誘電率を測定する必要がないので、生産効率が飛躍
的に向上するという効果を奏する。また、全ての製品に
対して、リアルタイムで誘電率の検査が可能であるとい
う効果を奏する。また、ＦｅＲＡＭなどに使われている
強誘電体薄膜の誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分
散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定する
ことができるという効果を奏する。また、テラヘルツ帯
弾性表面波フィルタの誘電定数分散及び誘電損失分散を
決定することができるという効果を奏する。また、積層
セラミックコンデンサなどの機能性セラミック素子中の
誘電体物質の誘電定数分散及び誘電損失分散を決定する
ことができるという効果を奏する。また、共振型誘電セ
ラミックフィルタの誘電定数及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、強誘電体ゲ
ートＦＥＴに使われている強誘電体薄膜の誘電定数及び
誘電損失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定
することができるという効果を奏する。
の誘電体物質の光物性定数の光学的測定装置によれば、
高精度で誘電体物質の誘電率を決定できるので、電子素
子の検査精度が向上するという効果を奏する。また、電
子素子の製造ラインから電子素子を取り出してオフライ
ンで誘電率を測定する必要がないので、生産効率が飛躍
的に向上するという効果を奏する。また、全ての製品に
対して、リアルタイムで誘電率の検査が可能であるとい
う効果を奏する。また、ＦｅＲＡＭなどに使われている
強誘電体薄膜の誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分
散）及び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定する
ことができるという効果を奏する。また、テラヘルツ帯
弾性表面波フィルタの誘電定数分散及び誘電損失分散を
決定することができるという効果を奏する。また、積層
セラミックコンデンサなどの機能性セラミック素子中の
誘電体物質の誘電定数分散及び誘電損失分散を決定する
ことができるという効果を奏する。また、共振型誘電セ
ラミックフィルタの誘電定数及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、強誘電体ゲ
ートＦＥＴに使われている強誘電体薄膜の誘電定数及び
誘電損失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定
することができるという効果を奏する。
【００８９】請求項１３から請求項１８のいずれかに記
載の電子素子の製造プロセスシステムによれば、高精度
で誘電体物質の誘電率を決定できるので、電子素子の検
査精度が向上するという効果を奏する。また、電子素子
の製造ラインから電子素子を取り出してオフラインで誘
電率を測定する必要がないので、生産効率が飛躍的に向
上するという効果を奏する。また、全ての製品に対し
て、リアルタイムで誘電率の検査が可能であるという効
果を奏する。また、ＦｅＲＡＭなどに使われている強誘
電体薄膜の誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及
び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定することが
できるという効果を奏する。また、テラヘルツ帯弾性表
面波フィルタの誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、積層セラミ
ックコンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘電体
物質の誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することが
できるという効果を奏する。また、共振型誘電セラミッ
クフィルタの誘電定数及び誘電損失分散を決定すること
ができるという効果を奏する。また、強誘電体ゲートＦ
ＥＴに使われている強誘電体薄膜の誘電定数及び誘電損
失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定するこ
とができるという効果を奏する。
載の電子素子の製造プロセスシステムによれば、高精度
で誘電体物質の誘電率を決定できるので、電子素子の検
査精度が向上するという効果を奏する。また、電子素子
の製造ラインから電子素子を取り出してオフラインで誘
電率を測定する必要がないので、生産効率が飛躍的に向
上するという効果を奏する。また、全ての製品に対し
て、リアルタイムで誘電率の検査が可能であるという効
果を奏する。また、ＦｅＲＡＭなどに使われている強誘
電体薄膜の誘電分散（誘電定数分散と誘電損失分散）及
び静的誘電率（誘電定数と誘電損失）を決定することが
できるという効果を奏する。また、テラヘルツ帯弾性表
面波フィルタの誘電定数分散及び誘電損失分散を決定す
ることができるという効果を奏する。また、積層セラミ
ックコンデンサなどの機能性セラミック素子中の誘電体
物質の誘電定数分散及び誘電損失分散を決定することが
できるという効果を奏する。また、共振型誘電セラミッ
クフィルタの誘電定数及び誘電損失分散を決定すること
ができるという効果を奏する。また、強誘電体ゲートＦ
ＥＴに使われている強誘電体薄膜の誘電定数及び誘電損
失の分散並びに静的誘電定数及び誘電損失を決定するこ
とができるという効果を奏する。
【図１】 ポラリトンの波数−周波数分散関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図２】 本発明に係る誘電体物質の光物性定数の光
学的測定装置に組み込まれる一般的なＴＨｚ−ＴＤＳの
概略構成図である。
学的測定装置に組み込まれる一般的なＴＨｚ−ＴＤＳの
概略構成図である。
【図３】 本発明に係るパルス電磁波放射素子の一実
施形態の概略構成図である。
施形態の概略構成図である。
【図４】 本発明に係る検出器の一実施形態の概略構
成図である。
成図である。
【図５】 本発明に係る誘電体物質の光物性定数の光
学的測定装置に組み込まれる一般的なＴＨｚ−ＴＤＳの
信号処理の流れの説明図である。
学的測定装置に組み込まれる一般的なＴＨｚ−ＴＤＳの
信号処理の流れの説明図である。
【図６】 Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12からの透過電磁波の電場強
度の透過率及び位相シフトの周波数依存性を示すグラフ
であり、（ａ）ａ軸偏光の場合、（ｂ）ｂ軸偏光の場合
である。
度の透過率及び位相シフトの周波数依存性を示すグラフ
であり、（ａ）ａ軸偏光の場合、（ｂ）ｂ軸偏光の場合
である。
【図７】 （ａ）図５（ａ）の場合のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12
内の連成波の波数と周波数との分散曲線を示すグラフで
ある。（ｂ）のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12内の連成波の波数と周波
数との分散曲線を示すグラフである。
内の連成波の波数と周波数との分散曲線を示すグラフで
ある。（ｂ）のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12内の連成波の波数と周波
数との分散曲線を示すグラフである。
【符号の説明】 １ 励起源 ２ ビームスプリッタ ３ 光チョッパ ４ 対物レンズ ５ パルス電磁波放射素子 ６，７，９，１０ 放物面鏡 ８ 誘電体物質（試料） １２ 検出手段（検出器） １３，１４ 遅延手段 １５ 増幅器 １６ ロックイン増幅器 １７ コンピュータ Ｌ１ 励起パルス光 Ｌ２ 入射テラヘルツパルス電磁波 Ｌ３ 透過テラヘルツパルス電磁波 Ｌ４ サンプリング・パルス光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/788 Ｈ０１Ｌ 29/78 ３７１ 29/792 Ｆターム(参考） 2G020 AA03 BA02 CA14 CB23 CB42 CC47 CC48 CD04 CD13 CD35 CD56 2G059 AA02 BB16 EE01 EE02 FF04 GG01 HH01 MM01 MM05 5F083 FR01 FR06 ZA20 5F101 BA62 BH30
Claims (18)
- 【請求項１】 テラヘルツ域の周波数範囲を含む連続
スペクトル分布を有するパルス電磁波を誘電体物質に入
射し、その反射電磁波又は透過電磁波の電場強度の時間
波形を測定し、その電場強度の時間波形をフーリエ変換
することによって振幅及び位相についての分光スペクト
ルデータを得て、得られた振幅及び位相についての分光
スペクトルデータを前記誘電体物質がない場合の分光ス
ペクトルデータと比較して各周波数毎に前記誘電体物質
による位相シフトを求め、その位相シフトから前記誘電
体物質に入射されたパルス電磁波の波動と前記誘電体物
質内の分極場の波動との連成波の波数を各周波数毎に求
めることによってその連成波の分散曲線を得る誘電体物
質の光物性定数の光学的測定方法。 - 【請求項２】 前記分散曲線から前記誘電体物質の誘
電分散を決定する請求項１に記載の誘電体物質の光物性
定数の光学的測定方法。 - 【請求項３】 前記分散曲線から前記誘電体物質の静
的誘電率を決定する請求項１に記載の誘電体物質の光物
性定数の光学的測定方法。 - 【請求項４】 前記分極場がフォノンとされた請求項
１から請求項３のいずれかに記載の誘電体物質の光物性
定数の光学的測定方法。 - 【請求項５】 所定の時間幅のパルス励起光を所定の
周波数で発生する励起源と、 前記励起源からのパルス励起光が照射されると、テラヘ
ルツ域の周波数範囲を含む連続スペクトル分布を有する
パルス電磁波を放射し、測定する誘電体物質に照射する
パルス電磁波放射素子と、 前記誘電体物質からの反射電磁波又は透過電磁波の電場
の各時間分解信号を検出する検出手段と、 その時各時間分解信号から時系列データを得、該時系列
データをフーリエ変換処理することによって前記の反射
電磁波又は透過電磁波の振幅及び位相についての分光ス
ペクトルデータを得る信号処理手段と、 前記パルス励起光が前記パルス電磁波放射素子に一回入
射するごとに、前記検出手段からの所定の時間分解信号
の取り込みを指示するためのサンプリングバルスを、該
パルス励起光に対し所定の時間間隔づつ遅延させて前記
検出手段に供給する遅延手段と、を備えた光物性定数の
光学的測定装置において、 さらに、前記の反射電磁波又は透過電磁波の振幅及び位
相についての分光スペクトルデータを前記誘電体物質が
ない場合の分光スペクトルデータと比較して各周波数毎
に前記誘電体物質による位相シフトを決定する位相シフ
ト決定手段と、 その位相シフトから前記誘電体物質に入射されたパルス
電磁波の波動と前記誘電体物質内の分極場の波動との連
成波の波数を各周波数毎に決定する波数決定手段と、 その波数決定手段によって得られた連成波の波数と周波
数との分散曲線を得る分散曲線作成手段と、を備えたこ
とを特徴とする誘電体物質の光物性定数の光学的測定装
置。 - 【請求項６】 前記分散曲線作成手段によって得られ
た分散曲線から前記誘電体物質の誘電率を決定する誘電
率決定手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の
誘電体物質の光物性定数の光学的測定装置。 - 【請求項７】 前記誘電体物質を構成要素とする電子
素子の製造プロセスの工程中に前記誘電体物質の誘電率
を自動測定するために用いる請求項６に記載の誘電体物
質の光物性定数の光学的測定装置。 - 【請求項８】 前記電子素子が強誘電体メモリである
請求項７に記載の誘電体物質の光物性定数の光学的測定
装置。 - 【請求項９】 前記電子素子が強誘電体電界効果トラ
ンジスタである請求項７に記載の誘電体物質の光物性定
数の光学的測定装置。 - 【請求項１０】 前記電子素子が弾性表面波フィルタ
である請求項７に記載の誘電体物質の光物性定数の光学
的測定装置。 - 【請求項１１】 前記電子素子が誘電体セラミックフ
ィルタである請求項７に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定装置。 - 【請求項１２】 前記電子素子が積層セラミックコン
デンサである請求項７に記載の誘電体物質の光物性定数
の光学的測定装置。 - 【請求項１３】 請求項７に記載の誘電体物質の光物
性定数の光学的測定装置を組み込んだことを特徴とする
誘電体物質を構成要素とする電子素子の製造プロセスシ
ステム。 - 【請求項１４】 前記電子素子が強誘電体メモリであ
る請求項１３に記載の電子素子の製造プロセスシステ
ム。 - 【請求項１５】 前記電子素子が強誘電体電界効果ト
ランジスタである請求項１３に記載の電子素子の製造プ
ロセスシステム。 - 【請求項１６】 前記電子素子が弾性表面波フィルタ
である請求項１３に記載の電子素子の製造プロセスシス
テム。 - 【請求項１７】 前記電子素子が誘電体セラミックフ
ィルタである請求項１３に記載の電子素子の製造プロセ
スシステム。 - 【請求項１８】 前記電子素子が積層セラミックコン
デンサである請求項１３に記載の電子素子の製造プロセ
スシステム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001074938A JP2002277394A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 誘電体物質の光物性定数の光学的測定方法及びその装置並びにその装置を組み込んだ製造システム |
| PCT/JP2002/002480 WO2002075291A1 (fr) | 2001-03-15 | 2002-03-15 | Procede et instrument de mesure optique de la constante des proprietes optiques d'une substance dielectrique, et systeme de fabrication du dispositif |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001074938A JP2002277394A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 誘電体物質の光物性定数の光学的測定方法及びその装置並びにその装置を組み込んだ製造システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002277394A true JP2002277394A (ja) | 2002-09-25 |
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ID=18932108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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2001
- 2001-03-15 JP JP2001074938A patent/JP2002277394A/ja active Pending
-
2002
- 2002-03-15 WO PCT/JP2002/002480 patent/WO2002075291A1/ja active Application Filing
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