JP2654366B2 - マイクロ偏光計及びマイクロ偏光計システム - Google Patents

マイクロ偏光計及びマイクロ偏光計システム

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JP2654366B2
JP2654366B2 JP6328538A JP32853894A JP2654366B2 JP 2654366 B2 JP2654366 B2 JP 2654366B2 JP 6328538 A JP6328538 A JP 6328538A JP 32853894 A JP32853894 A JP 32853894A JP 2654366 B2 JP2654366 B2 JP 2654366B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロセンサ・システ
ム、およびマイクロ偏光計がビームの偏光状態を測定す
るように設計されているマイクロ偏光計に関する。マイ
クロ偏光計は次の用途で主として用いられる。
【0002】−薄膜診断のための偏光解析法 −レーザ・ビーム診断法 −光ファイバの特性に応じた偏光の診断法 −光学的活性材料の分析
【0003】
【従来の技術】表面および薄膜の特性を測定するために
よく用いられる方法として、偏光解析法がある。周知の
偏光計は個々の偏光光学構成要素をいろいろと組み合わ
せることにより使用している。このことに関する詳細な
説明はR. M. A. Azzam, N. M.Bashara, "Ellipsometry
and Polarized Light," 1988, North Holland, Amsterd
amにある。
【0004】この偏光解析法は偏光楕円パラメータの関
数として、検出した光の輝度の変動を利用することに基
づいている。通常、偏光子は固定されており、検光子は
ビーム光軸を中心として一定の角速度で同期回転させら
れる。これはIBM TechnicalDisclosure Bulletin 18 (1
975) 2031などの各種の文献に示されている。
【0005】検出器の信号は周期的な変動を示し、フー
リエ解析される。次いで、フーリエ係数を周知の入射角
および偏光子のセッティングとともに使用して、偏光解
析角を導く。
【0006】ところで、実際の計器の作動は、構成要素
を正確に機械的運動させることが必要であるが、これは
計器の応答時間を制限し、設計を複雑化にしている。
【0007】そこで構成要素を回転させる代わりに、偏
光計の中にはビームの移相またはアジマス、あるいはこ
れら両方を変調する変調技法を使用するものが提案され
ている。得られたデータの分析は、しかしながら、より
複雑なものとなり、高価なロックイン増幅器と変調器が
必要となる。
【0008】このような問題点に着目した従来技術とし
ては、米国特許第4585348号がある。これは、可
動部品がなく、光学構成要素の数を最低限におさえた偏
光計を開示している。
【0009】この計器は静的測光偏光計からなってお
り、偏光が入射ビームと反射ビームとによって定まる面
にそれぞれ平行および直角になっている反射輝度のみを
静的に測定する。しかしながら、この計器は単に2つの
偏光状態の比率の決定しかできない。
【0010】それゆえに、この計器を用いて、ストーク
ス・パラメータを完全に決定するには、2回目の測定が
必要となるため、測定に時間がかかる。
【0011】そこで、可動または回転要素が複数個の検
出システムを使用することによってかかる不都合を回避
することを目的とした他の偏光計システムも提案されて
いる。
【0012】IBM Technical Disclosure Bulletin 19
(1976) 1487は4つのビーム・スプリッタと4つの検出
器を使用した構成を示しており、この構成は測定したス
トークス・パラメータによって直接、サンプルから反射
された光の偏光状態を完全に決定することを可能とす
る。
【0013】4本の独立したビームの調節は、しかしな
がら、きわめて複雑なものであり、コンパクトで小型の
密閉測定装置の構成を妨げるものであった。
【0014】米国特許第4158506号はパルス・モ
ードによるリアルタイム偏光計を開示している。広がっ
たビームが6基の光電検出器に入り、4基の偏光子がπ
/4のステップで傾けられており、そのうちの2基がπ
/2の角度を形成し、λ/4板の後方に配置されてい
る。電気的に加減算を行うことにより、4つのストーク
ス・パラメータをすべて決定できる。
【0015】従来の離散偏光子の寸法により、ビームを
大きく広げなければならず、これは付加的な光学要素を
使用せずにサンプル上の小面積の特性化を不可能なもの
としてしまう。
【0016】複数個の検出器を備えたシステムにおいて
は、独立したチャネルの数は限定されてしまうという問
題がある。したがって、回転要素を備えた構成における
ものと同様なほかの独立した測定を行うことによって、
雑音を低減することができない。それ故、測定精度は回
転要素を備えている従来の偏光計および偏光解析器の標
準精度よりもはるかに低いものである。付加的なチャネ
ルを加えることは原則として可能であると思われるが、
技術的作業およびコストを過度に増加させるものであ
る。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来技
術の概念欠点を解消し、オンライン・プロセス制御で使
用することのできる小型化された測定工具および測定概
念を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明は、N個のセクタの構成を有する検光子と
検出器のユニットからなっていて、検光子はセクタに異
なる偏光値を割り当てるマイクロ偏光計を提供する。
【0019】マイクロ偏光計は特に、マイクロセンサ・
システムの検出器として、あるいは次の用途に適したマ
イクロセンサ・システムの構成に使用される。
【0020】連続波またはパルス化レーザの偏光特性の
制御の場合、ビームはリアルタイムのデータをもたらす
偏光計へ送られる。この測定技法の主な利点は、各レー
ザ・パルスの偏光状態を個別に決定できることである。
【0021】光ファイバや導波管などの集積光学構成要
素の偏光による損失を測定する場合、画定された偏光の
光が検査対象のファイバまたは導波管に結合される。マ
イクロ偏光計は装置の出力における偏光状態を解析する
ために使用される。
【0022】偏光の変化を溶液中の光学的に活性な成分
の濃度決定に使用できる。測定は偏光光を使用した透過
を用いて行われる。偏光状態の変化はマイクロ偏光計に
よってリアルタイムで検出される。この構成において、
反応動力を観察できる。
【0023】薄膜診断用の偏光解析構成において、マイ
クロ偏光計が回転検光子と置き換えられる。
【0024】連続回転する単一の偏光要素を小型化した
固定検出器と置き換えることによって、この解決策は機
械的な運動を回避し、測定精度を高め、マイクロ偏光計
の応答時間を大幅に短縮する。
【0025】マイクロ偏光計は、各種の用途、特にオン
ライン・プロセス制御に使用できる廉価で小型化され、
コンパクトなセンサ・システムの生産を容易とすること
ができる。
【0026】本発明の好ましい実施例を図面を参照し
て、以下詳細に説明する。
【0027】
【実施例】図1において、好ましくはガラスの透明材料
であって、市販されているコーン1の凸状表面は、偏光
子コーティング2で覆われている。研磨したコーンの直
径は、光束を全体としてとらえることができるようなも
のであって、典型的な値は約1mmである。開き角の寸
法はコーンの軸に平行にコーンに入る光によって、偏光
子コーティング2の偏光特性が有効となり、異なる偏光
値をコーン1を備えたユニットを形成する検出器3に割
り当てることを可能とするように設定する。一般に、開
き角は多層系のパラメータによって決定される。
【0028】好ましい実施例において、コーンは石英ガ
ラス製であり、屈折率は1.46、基部の角度は40な
いし60度、高さは2mm、外径は3.35mmであ
る。
【0029】偏光子コーティング2は透明薄膜層の多層
系からなる。コーン偏光子の基本原理は、一連の板状偏
光子を示している図2から理解されよう。光は入射放射
線に対してブルースター角で傾斜している一連のプレー
トを透過することによって偏光される。これは”Pile o
f Plate Polarizer" e. g. A. Elliot他、J. Opt. Soc.
Am. 38, 212, 1948という文献において周知である。
【0030】一連の板状偏光子は薄膜偏光子の系によっ
て実現できる。10,000:1を超える高い偏光度を
達成するためには、コーン1の凸状表面における薄膜系
の構成要素に対する屈折率nに大きな差がある必要があ
り、これは薄膜系が高い屈折率および低い屈折率を有す
る層を交互に示すことを意味する。
【0031】適当な材料は低屈折率材料としてフッ化マ
グネシウムまたは酸化ケイ素であり、高屈折率材料とし
て酸化チタンまたは酸化ジルコンである。
【0032】凸状表面のコーティングはスパッタリング
や蒸着などの従来のコーティング方法によって行うこと
ができる。
【0033】好ましい実施例において、屈折率n=2.
46のTiO2およびn=1.38のMgF2を選択し
た。これらの材料は、光学厚さを監視しながら同一のチ
ェンバ内で蒸着することができる。
【0034】層が20層の類似した系の光学的応答が、
コーン上の多層系の薄膜の測定された透過率Tpおよび
偏光度Pを示している図9からわかる。TiO2層の厚
さは60.5nmであり、MgF2層の厚さは116.
2nmである。この系は10、000:1超の偏光度を
もたらす。フィルム系の設計に関してさらに最適化を行
うことが可能である。
【0035】その基部表面に関して、コーティング・コ
ーン1を調節し、検出器3上に取り付け、円形構成は同
一直径を有している。検出器は同一サイズのN個の感光
セクタに分割される。コーン1は異なる偏光値をセクタ
に割り当てる。コーン1は偏光子コーティング2および
取り付けられた検出器3とともに、マイクロ偏光計を形
成する。
【0036】検出器はシリコン・プレーナ技術などの周
知の最新技術によって作成できる。固定は透明接着剤に
よる接着ないし糊付けによって行うことができる。接着
剤およびコーンの屈折率は、コーン1の表面と検出器3
の間の干渉を避けるために対応した値を有していなけれ
ばならない。
【0037】マイクロ偏光計の原理とコーンと検出器の
間の相対的な構成を図3に示す。検査対象の光はコーン
軸に平行にコーンに進入する。偏光楕円の空間位置およ
び向きにしたがって、異なる量の光がコーンから検出器
のN個の感光性セクタ上へ通過する。偶数個の感光領域
の場合、検出器の向かい合った2つのセクタが常に冗長
なものであり、偏光楕円の同一の異なる個所を統合する
ことになる。したがって、セクタの数は楕円パラメータ
の決定を可能とするため、少なくとも6個でなければな
らない。精度を上げるには、より多くのセクタが必要で
ある。しかしながら、セクタの数はセクタの間のバーの
幅に対する感光セクタ領域の比率によって制限される。
各セクタは個別に読取り可能でなければならない。
【0038】レーザなどの光発生手段のビーム直径より
も小さい通常0.5mmないし1.5mmというマイク
ロ偏光計の入力領域の直径は、検出器の個々のセクタの
平行読取りと、測定データのコンピュータによる他の処
理を可能とする。
【0039】好ましい実施例において、検出器は光電検
出器であり、同一面積の16のセクタで完全な円を形成
している。他の実施例において、64の感光セクタを有
している。
【0040】測定される量は単一の検出器表面に対応し
ているセクタ要素によって検出される出力Piである。
これは次のようにして計算できる。入来光の偏光解析パ
ラメータの計算に、N個の信号を使用する。通常、検出
器はN個の非感光領域によって分離されたN個の感光領
域Sを含んでいる。Sは所与のセクタの角度幅および角
度位置Ciを与える。
【0041】偏光解析パラメータΔおよびΨは次の関係
式によって測定データPiから計算できる。
【数1】
【0042】miは要素当たりの輝度Piの測定値から得
ることができる。
【数2】
【0043】円形構成の検出器3の環境領域の数が偶数
で互いに向かい合っている場合、これらはコーン1が割
り当てたまったく同一の偏光を検出するのであるから、
冗長なものである。したがって、光がコーンの光軸へ正
確に入射したとき、信号の対称性が保証される。
【0044】信号のこの対称性には、調節のために他の
手段を特に設ける必要がなく、簡単な方法でマイクロ偏
光計を調節するために使用できるという利点を有してい
る。それ故、セクタの冗長性は測定精度を高めるだけで
なく、マイクロ偏光計の調節を大幅に簡素化することが
できる。
【0045】対向するセクタにおいて信号が対称となる
まで、たとえば、ステッピング・モータや圧電アクチュ
エータなどの手段によって、調節を自動的に行うことが
できる。
【0046】連続的に回転する単一の偏光要素を、小型
の固定偏光セクタのアレイと置き換えることによって、
マイクロ偏光計の応答時間を大幅に短縮することができ
る。反射ビームの中心に配置された固定セクタが、単一
の回転要素によって偏光状態を順次検出する代わりに、
偏光状態を同時に解析する。各セクタは単一の光電検出
器に接続されており、電気的な読取りによって、偏光に
関する完全な情報がデータをさらに減少させるためにコ
ンピュータへ迅速に伝送される。
【0047】このような偏光計によりあらゆる機械的運
動が回避されるので、廉価で、しかも小型なセンサ・シ
ステムが提供される。
【0048】マイクロ偏光計の他の実施例においては、
透明なコーン1の代わりに、検出器3のN個のセクタは
金属のグリッド4を含んでいる。放射線の波長がグリッ
ドの間隔の約10倍より大きな値である限り、平行な金
属線のグリッドが放射線の一方の偏光を反射するととも
に、他方を透過することは周知である。グリッド偏光子
のこの基本的原理は図4に示されており、また理論の研
究はJ. P. Auton, Applied Optics 6, 1023-1027, 1967
年に記載されている。
【0049】これらのグリッドは電子ビーム・パターン
発生器を用いて検出器のレジストで覆われたセクタに直
接書き込むか、あるいは、たとえば、リフトオフ技法を
含むマイクロリソグラフィ方法によって作成するのが好
ましい。したがって、コーン1および検出器3を調節す
るステップならびにこれらの部品をマイクロ偏光計に組
み込むステップは排除される。グリッド検出器を製造す
るのに考えられる方法の1つは、活性検出器領域をAl
またはCrの薄い金属層でコーティングし、電子ビーム
・レジストを蒸着し、グリッド構造をレジストへ直接書
き込み、レジストを現像し、エッチングによって好まし
くない金属ストライプを除去することからなる。
【0050】グリッド4の方向は2π/Nずつセクタご
とに変化する。グリッド・パラメータd、bおよびhを
図5に示す。金属グリッドは約λ/10のグリッド定数
を有していなければならない。これは可視スペクトル領
域の用途に対して約50−100nmである。
【0051】高い偏光度および高い透過率を得るために
は、λ/dの比率は5より大きくなければならず、また
b/dの比率は約0.5でなければならない。グリッド
定数/λの比率は約1:1でなければならない。
【0052】従来、この偏光子は常に、波長が10μm
超の赤外線で使用されていた。λ=670nmの可視ス
ペクトル領域に対する好ましい実施例において、グリッ
ドはd=100nm、b=50nmおよびh=100n
mのAlまたはCr製である。図10はグリッド偏光子
に対する透過率Tと偏光度Pの計算された曲線を示す。
【0053】他の実施例においては、コーン1の代わり
に、N個のセクタの検出器3が図6に示すように導波管
5を含んでいる。信号強度を高めるためには、検出器の
表面を、検出器の表面に垂直に配置されている導波管に
よって密閉し、導波管の軸をマイクロ偏光計の光軸にほ
ぼ平行におく。導波管の方向は、図4の実施例の金属グ
リッドの方向の変化と同様に、N/2πずつセクタごと
に異なっている。
【0054】導波管の機能はストリップ導波管のTMモ
ードの選択的ダンピングの周知の原理に基づくものであ
り、この導波管は、たとえば、W. Karthe, R. Mueller
"Integrierte Optik,"Akademische Verlagagesellscha
ft Geest und Portig, Leipzig, 1991に記載されている
ような表面プラズマの励起による適切な金属の層によっ
て覆われている。
【0055】導波管アレイの生産は、W. Ehrfeld, D. M
{nchmeyer, "Three-dimensional microfabrication usi
ng synchrotron radiation," Nucl. Instr. and Meth.
A303, North Holland, pp. 523, 1991に記載されている
LIGA技法によって達成される。この技法により、金
属マイナス形の導波管アレイが生産され、PNMAなど
の透明な重合体を射出成形することによって、検出器の
基本構造を作成できるようになる。
【0056】次いで、導波管の側面は気体または液層か
らフッ化することによって、低屈折率の緩衝層で覆われ
る。この場合、緩衝層の蒸着によるコーティングは、導
波管が密着しているため、行うことはできない。次のス
テップは蒸着および亜鉛めっきによる表面プラズマ活性
材料を用いた金属皮膜形成である。同一ウェハ上にバッ
チ・モードのプロセスによって導波管アレイを研磨した
後、分離し、検出器に接着する。
【0057】図7はマイクロ偏光解析計システムで可能
なセットアップの例を示す。システムのさまざまな部品
は、マイクロ光学テーブル6上で組み立てられる。この
テーブルは精度が0.02mm超のCNCフライス盤で
加工できる。マイクロ光学テーブル6は偏光解析計の要
素を互いに関して必要とされる精度で配置し、これによ
ってビーム路を、また特にサンプル9への入射角度を画
定する。サンプル9によって反射されるビームが検出器
14へその光軸で進入したとき、希望する入射角が達成
される。サンプルの調整は手動により、あるいはステッ
プ・モータや圧電素子などの適当な要素を使用して行わ
れる。
【0058】マイクロ光学テーブル6の大体の寸法は長
さ=50mm、高さ=45mm、幅=10mmである。
【0059】マイクロ偏光解析計のその他の要素は光を
平行とするためのGRINレンズなどの手段7、偏光を
行うための偏光キューブなどの手段8、サンプル9によ
る光10の反射後の偏光度を検出するための手段14で
ある。検出手段14は上述の実施例の1つのマイクロ偏
光計である。
【0060】レーザまたは強力なLEDであることが好
ましい光発生手段11は、単色で、平行で、扇形の偏光
である。
【0061】この光はマルチモードまたはモノモードの
ファイバなどのガイド手段12によってマイクロ光学テ
ーブル6へ導かれる。ファイバはLICA特製のファイ
バ結合インサートによってマイクロセンサに固定したも
のであってもよい。
【0062】マイクロ偏光解析計システムのこのセット
アップはそれぞれの層形成ステップ直後のプロセス・ラ
インで使用するのに適した、きわめてコンパクトで、小
型のセンサをもたらす。これには薄膜診断およびVLS
I技術を含む広範囲にわたる用途がある。
【0063】この設計により、レーザ11をマイクロ光
学テーブルおよびコンパクトなマイクロセンサ・システ
ムの外部に保持しておくことができる。
【0064】この特徴の利点の1つは、レーザが故障し
た場合、マイクロセンサ自体を妨げることなくレーザを
交換でき、冷却の問題が生じないことである。
【0065】他の実施例において、光発生手段11をマ
イクロセンサ内に組み込むことができる。
【0066】上述したセンサによって、偏光楕円の向き
および形状を決定することができる。これは薄膜検査の
ほとんどの用途で十分なものである。楕円形の偏光を簡
単に得るためには、セットアップを図8に示すように改
変する必要がある。
【0067】位相シフト・ビーム・スプリッタ13また
はフェーズ・シフタを後につけたビーム・スプリッタ
を、サンプル9後方のビーム路へ導入し、サンプルによ
って反射された光をλ/4板または同等な位相シフト要
素によって、検出のための第2の手段15へ送る。検出
のための第2手段15は上述した実施例の1つのマイク
ロ偏光計であることが好ましい。このセットアップはマ
イクロセンサの大きさを大幅に偏光せずに、個々の測定
の数を2倍にすることを可能とする。
【0068】さらに、偏光楕円の絶対位相を、回転検光
子要素だけを含んでいる測定ツールでは行えないこのセ
ットアップによって決定することができる。
【0069】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0070】(1)ユニットを形成する検光子と検出器
とからなるマイクロ偏光計において、前記検出器が円形
構成のN個のセクタを有しており、前記検光子が該セク
タに異なる偏光値を割り当てることを特徴とするマイク
ロ偏光計。 (2)前記検光子が凸状表面に偏光子コーティングを備
え、かつ基部表面に前記検出器を備えている透明なコー
ンであり、前記偏光コーティングが透明な薄膜の多層系
からなっていることを特徴とする上記(1)に記載のマ
イクロ偏光計。 (3)前記透明薄膜層の屈折率が交互に相違することを
特徴とする請求項2に記載のマイクロ偏光計。 (4)前記透明薄層が一酸化チタン、一酸化ジルコン、
フッ化マグネシウム、および酸化ケイ素からなる材料か
ら形成され、前記透明コーンがガラスまたは石英ガラス
から形成されていることを特徴とする上記(2)または
(3)のいずれか1項に記載のマイクロ偏光計。 (5)前記検出器が円形構成の偶数個のセクタを有して
おり、対向するセクタにおける信号の対称性を光軸に関
するセンサの調節に使用できることを特徴とする上記
(1)ないし(4)のいずれか1項に記載のマイクロ偏
光計。 (6)互いに向かい合っている前記セクタの2つが同一
の偏光を検出することを特徴とする上記(1)ないし
(5)のいずれか1項に記載のマイクロ偏光計。 (7)前記検出器がマルチセクタ光電検出器からなって
いることを特徴とする上記(1)ないし(6)のいずれ
か1項に記載のマイクロ偏光計。 (8)前記検出器の前記N個のセクタが金属グリッドを
含んでおり、該グリッドの方向が2π/Nずつセクタご
とに変わり、前記グリッドが約λ/10のグリッド定数
を有していることを特徴とする上記(1)に記載のマイ
クロ偏光計。 (9)前記検出器の前記N個のセクタが導波管を含んで
おり、該導波管の方向が2π/Nずつセクタごとに変わ
り、前記導波管の軸が前記マイクロ偏光計の光軸にほぼ
平行になっていることを特徴とする上記(1)に記載の
マイクロ偏光計。 (10)ビームの偏光状態の検出、パルス・レーザの偏
光特性の測定、光学装置の特性に応じた偏光の診断、ま
たは光学的活性材料の解析のための測定装置として使用
される、上記(1)ないし(9)のいずれか1項に記載
のマイクロ偏光計からなる偏光子システム。 (11)マイクロ光学テーブル上に配置された光発生手
段からの光を平行とするための手段と、光を偏光するた
めの手段と、サンプルからの光の反射後に偏光の変化を
検出するための第1手段とからなるマイクロ偏光解析計
システム。 (12)前記マイクロ光学テーブル上に配置された単色
光を発生するための手段と、前記マイクロ光学テーブル
へ光を導くための手段とをさらに含んでいる上記(1
1)に記載のマイクロ偏光解析計システム。 (13)前記マイクロ光学テーブル上に配置された位相
シフト・ビーム・スプリッタまたはフェーズ・シフタの
ついたビーム・スプリッタと、サンプルからの光の反射
後に偏光の変化を検出するための第2手段とをさらに含
んでおり、前記ビーム・スプリッタが前記サンプルから
反射された前記光を検出用の前記第2手段へ送るように
前記サンプルの後方に配置されていることを特徴とする
上記(11)または(12)のいずれか1項に記載のマ
イクロ偏光解析計システム。 (14)検出用の前記第1手段と第2手段が上記(1)
ないし(9)のいずれか1項に記載のマイクロ偏光計か
らなっていることを特徴とする上記(11)ないし(1
3)のいずれか1項に記載のマイクロ偏光解析計システ
ム。 (15)上記(11)ないし(14)のいずれか1項に
記載のマイクロ偏光解析計システムを使用して薄膜の特
性を測定する方法において、前記マイクロセンサ・シス
テムに対して所望の位置になるようにサンプルを調節
し、偏光光を前記サンプルへ導き、前記サンプルから反
射された光を検出用の前記手段によって検出し、前記反
射光の偏光および輝度を決定するステップからなり、前
記反射光が検出用の前記手段の軸に平行に検出用の前記
手段に進入するような態様で、前記マイクロ偏光解析計
システムを調節することを特徴とする薄膜の特性を測定
するための方法。
【0071】このように本発明では、機械的な運動を抑
えながら簡単な構成で、操作が容易で、かつ高い測定精
度で薄膜を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】マイクロ偏光計の好ましい実施例の図である。
【図2】一連の板状偏光子の図である。
【図3】マイクロ偏光計の原理およびコーンと検出器の
相対構成を示す断面図である。
【図4】マイクロ偏光計の他の好ましい実施例であるグ
リッド偏光子の原理を示す図である。
【図5】グリッド偏光計の概略図である。
【図6】導波管を含んでいる検出器のN個のセクタのい
くつかを示す図である。
【図7】マイクロセンサ・システムで考えられるセット
アップの例を示す図である。
【図8】マクロセンサ・システムで考えられる他のセッ
トアップの例を示す図である。
【図9】測定したコーン上の薄膜の多層系の透過率と偏
光度の図である。
【図10】透過率と偏光度の計算した曲線を示すグリッ
ド偏光計のシミュレーションを示す図である。
【符号の説明】
1 コーン(検光子) 2 偏光子コーティング 3 検出器 4 グリッド 5 導波管 6 マイクロ光学テーブル 7 光を平行とする手段 8 偏光手段 9 サンプル 11 光発生手段、単色光発生手段 12 位相シフト・ビーム・スプリッタ 14 偏光の変化を検出するための第1の手段 15 偏光の変化を検出するための第2の手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミハエル・アブラハム ドイツ55239 マインツ アム・カウボ ルン 5 (72)発明者 ベルント・ステンカンプ ドイツ55129 マインツ アム・シンネ ルグラーベン 38 (72)発明者 ウォルフガング・エールフェルト ドイツ55116 マインツ ヴァイスリリ ーンガッセ 3 (72)発明者 トーマス・ツェーテーラー ドイツ55270 シュヴァンベンヘルム シャンボール・ミュジッヒニ・ストラー セ 2 (56)参考文献 特開 昭63−298203(JP,A) 特開 平1−241502(JP,A) 特開 昭64−88220(JP,A) 実開 昭62−156839(JP,U)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ユニットを形成する検光子と検出器とから
    なるマイクロ偏光計において、 前記検光子は底面及び斜面を有する透明の円錘体であ
    り、前記斜面に偏光コーティングを備え、前記底面に隣
    接して前記検出器が配置されており、前記検出器は円形
    構成の偶数個のセクタを有しており、対向するセクタに
    おける信号の対称性を光軸に関する前記偏光計の調節に
    使用でき、前記検光子が前記セクタに異なる偏光値を割
    り当てることを特徴とするマイクロ偏光計。
  2. 【請求項2】前記偏光コーティングが透明な薄膜の多層
    系からなっていることを特徴とする請求項1に記載のマ
    イクロ偏光計。
  3. 【請求項3】前記透明薄膜層の屈折率が交互に相違する
    ことを特徴とする請求項2に記載のマイクロ偏光計。
  4. 【請求項4】前記透明薄膜層のうち高屈折率の薄膜層の
    材料は酸化チタンまたは酸化ジルコンであり、低屈折率
    の薄膜層の材料はフッ化マグネシウムまたは酸化ケイ素
    であり、前記透明の円錘体がガラスまたは石英ガラスか
    ら形成されていることを特徴とする請求項2または請求
    項3に記載のマイクロ偏光計。
  5. 【請求項5】互いに向かい合っている前記セクタの2つ
    が同一の偏光を検出することを特徴とする請求項1ない
    し4のいずれか1項に記載のマイクロ偏光計。
  6. 【請求項6】前記検出器がマルチセクタ光電検出器から
    なっていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれ
    か1項に記載のマイクロ偏光計。
  7. 【請求項7】前記検出器の前記N個のセクタが金属グリ
    ッドを含んでおり、該グリッドの方向が2π/Nずつセ
    クタごとに変わり、前記グリッドが約λ/10のグリッ
    ド定数を有していることを特徴とする請求項1に記載の
    マイクロ偏光計。
  8. 【請求項8】前記検出器の前記N個のセクタが導波管を
    含んでおり、該導波管の方向が2π/Nずつセクタごと
    に変わり、前記導波管の軸が前記マイクロ偏光計の光軸
    にほぼ平行になっていることを特徴とする請求項1に記
    載のマイクロ偏光計。
  9. 【請求項9】被測定サンプルの表面に対して位置づけら
    れ、該表面に対して斜めに光を当てる第1光路及び前記
    表面からの反射光が通る第2光路を有するテーブルと、 前記第1光路に配置され、光源からの光を受け取り該光
    を前記第1光路に沿った平行光線にする第1手段と、 前記第1光路に配置され、前記第1手段からの平行光線
    を受け取り該平行光線を偏光し前記第1光路に沿って前
    記被測定サンプルの表面に当てる第2手段と、前記第2
    光路に配置され前記被測定サンプルの表面からの反射光
    を受け取る第1マイクロ偏光計とを備え、 該第1マイクロ偏光計は、検光子及び検出器を有し、 前記検光子は底面及び斜面を有する透明の円錘体であ
    り、前記斜面に偏光コーティングを備え、前記底面に隣
    接して前記検出器が配置されており、前記検出器は円形
    構成の偶数個のセクタを有しており、対向するセクタに
    おける信号の対称性を光軸に関する前記偏光計の調節に
    使用でき、前記検光子が前記セクタに異なる偏光値を割
    り当てることを特徴とするマイクロ偏光計システム。
  10. 【請求項10】前記光源は単色光を発生することを特徴
    とする請求項9に記載のマイクロ偏光計システム。
  11. 【請求項11】前記第2光路のうち前記被測定サンプル
    の表面と前記第1マイクロ偏光計との間の位置に配置さ
    れ前記反射光を前記第2光路からそれた第3光路に送る
    位相シフト・ビーム・スプリッタと、 前記第3光路に配置され前記被測定サンプルの表面から
    の反射光を受け取る第2マイクロ偏光計とを備え、 該第2マイクロ偏光計は、検光子及び検出器を有し、 前記検光子は底面及び斜面を有する透明の円錘体であ
    り、前記斜面に偏光コーティングを備え、前記底面に隣
    接して前記検出器が配置されており、前記検出器は円形
    構成の偶数個のセクタを有しており、対向するセクタに
    おける信号の対称性を光軸に関する前記偏光計の調節に
    使用でき、前記検光子が前記セクタに異なる偏光値を割
    り当てることを特徴とする請求項9または請求項10に
    記載のマイクロ偏光計システム。
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