JP3010213B1 - 非接触面粗さ評価方法および非接触面粗さ評価装置 - Google Patents

非接触面粗さ評価方法および非接触面粗さ評価装置

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JP3010213B1
JP3010213B1 JP26745198A JP26745198A JP3010213B1 JP 3010213 B1 JP3010213 B1 JP 3010213B1 JP 26745198 A JP26745198 A JP 26745198A JP 26745198 A JP26745198 A JP 26745198A JP 3010213 B1 JP3010213 B1 JP 3010213B1
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哲也 川西
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郵政省通信総合研究所長
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Abstract

【要約】 【課題】 表面の粗さを評価する試料の物性に強く依存
することなく、一定条件を満たす誘電体の評価方法とし
て汎用性が有り、確実性を持った表面粗さの評価を非接
触で迅速に行うことができる表面粗さ評価方法を提供す
る。 【解決手段】 誘電体である試料2にレーザ光源1から
入射角θ0 でレーザを照射し、散乱ブリュースタ角ΘB1
における散乱波を偏光ビームスプリッタ3で受け、S偏
波成分を第1光検出器4で取得し、P偏波成分を第2光
検出器5で取得し、第1,第2光検出器4,5から取得
されたS偏波成分とP偏波成分の比をコンピュータ6が
所定の評価基準データと照合して試料2の評価面の粗さ
の評価を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子(ガラス
やプラスティック等の透明な材料)や絶縁材料等、電磁
波が透過する材料の表面粗さを非接触で評価する方法お
よびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、非接触で評価面の表面粗さを
評価する方法として、例えば、原子間力顕微鏡により評
価面を走査して行く方法がある。
【0003】また、評価面に光を照射して、その照射面
からの散乱光を取得し、その散乱光の性質から評価面の
凹凸を評価する方法もる(例えば、特開平7−0198
41号公報や特開平8−292021号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た原子間力顕微鏡などの走査型の装置により評価面の評
価を行う方法では、評価面の走査に長時間を要するため
に測定時間が長くかかってしまい、迅速さを要求される
全数検査などには不向きである。
【0005】また、上記した従来の散乱光を用いた評価
方法では、評価対象となる試料の特性から測定原理が経
験的に見出されたものに過ぎず、評価物の物性に強く依
存するケースが多いため、評価方法としての汎用性が無
く、種々の評価物に対して確実性を持った評価を行うこ
とは到底不可能である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するべく成されたもので、請求項1に係る非接触表面
粗さ評価方法は、表面粗さ評価の試料である誘電体の評
価面へS偏波およびP偏波を含む電磁波を照射した際
に、その入射角θ0 と電磁波照射側媒質に対する誘電体
の相対屈折率nに応じて、電磁波の照射側媒質における
散乱ブリュースタ角ΘB1が、
【数9】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角ΘB1において取
得される散乱波のS偏波成分に対するP偏波成分の比に
基づいて、評価面の粗さを評価するものとした。
【0007】また、請求項2に係る非接触表面粗さ評価
方法は、表面粗さ評価の試料である誘電体の評価面へS
偏波およびP偏波を含む電磁波を照射した際に、その入
射角θ0 と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折
率nに応じて、電磁波の入射する誘電体側における散乱
ブリュースタ角Θ′B2が、
【数10】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角′ΘB2において
取得される散乱波のS偏波成分に対するP偏波成分の比
に基づいて、評価面の粗さを評価するものとした。
【0008】また、請求項3に係る非接触表面粗さ評価
方法は、表面粗さ評価の試料である誘電体の評価面へP
偏波を主成分とする電磁波を照射した際に、その入射角
θ0と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率n
に応じて、電磁波の照射側媒質における散乱ブリュース
タ角ΘB1が、
【数11】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角ΘB1とは異なる
評価基準角θ1 における散乱強度と、散乱ブリュースタ
角ΘB1における散乱強度とを各々検出し、評価基準角θ
1 における散乱強度に対する散乱ブリュースタ角ΘB1
おける散乱強度の比に基づいて、評価面の粗さを評価す
るものとした。
【0009】また、請求項4に係る非接触表面粗さ評価
方法は、表面粗さ評価の試料である誘電体の評価面へP
偏波を主成分とする電磁波を照射した際に、その入射角
θ0と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率n
に応じて、電磁波の入射する誘電体側における散乱ブリ
ュースタ角Θ′B2が、
【数12】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′B2とは異な
る評価基準角θ1 における散乱強度と、散乱ブリュース
タ角Θ′B2における散乱強度とを各々検出し、評価基準
角θ1 における散乱強度に対する散乱ブリュースタ角
Θ′B2における散乱強度の比に基づいて、評価面の粗さ
を評価するものとした。
【0010】また、請求項5に係る非接触表面粗さ評価
装置は、表面粗さ評価の試料である誘電体(例えば、試
料2)の評価面へS偏波およびP偏波を含む電磁波を照
射する電磁波照射手段(例えば、レーザ光源1)と、上
記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ0
電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率nに応じ
て、電磁波の照射側媒質における散乱ブリュースタ角Θ
B1が、
【数13】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角ΘB1において散
乱波のS偏波成分を取得する第1散乱波取得手段(例え
ば、第1光検出器4)と、散乱ブリュースタ角ΘB1にお
いて散乱波のP偏波成分を取得する第2散乱波取得手段
(例えば、第2光検出器5)と、上記第1散乱波取得手
段により取得したS偏波成分と第2散乱波取得手段によ
り取得したP偏波成分とを比較し、予め記憶している評
価基準データと照合することにより、誘電体の評価面の
粗さを判定する表面粗さ判定手段(例えば、コンピュー
タ6)と、からなるものとした。
【0011】また、請求項6に係る非接触表面粗さ評価
装置は、表面粗さ評価の試料である誘電体の評価面へS
偏波およびP偏波を含む電磁波を照射する電磁波照射手
段と、上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射
角θ0 と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率
nに応じて、電磁波の入射する誘電体側における散乱ブ
リュースタ角Θ′B2が、
【数14】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′B2において
散乱波のS偏波成分を取得する第1散乱波取得手段と、
散乱ブリュースタ角Θ′B2において散乱波のP偏波成分
を取得する第2散乱波取得手段と、上記第1散乱波取得
手段により取得したS偏波成分と第2散乱波取得手段に
より取得したP偏波成分とを比較し、予め記憶している
評価基準データと照合することにより、誘電体の評価面
の粗さを判定する表面粗さ判定手段と、からなるものと
した。
【0012】また、請求項7に係る非接触表面粗さ評価
装置は、表面粗さ評価の試料である誘電体(例えば、試
料12)の評価面へP偏波を主成分とする電磁波を照射
する電磁波照射手段(例えば、レーザ光源11)と、上
記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ0
電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率nに応じ
て、電磁波の照射側媒質における散乱ブリュースタ角Θ
B1が、
【数15】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角ΘB1とは異なる
評価基準角θ1 における散乱強度を検出する第1散乱強
度検出手段(例えば、第3光検出器13)と、散乱ブリ
ュースタ角ΘB1における散乱強度を検出する第2散乱強
度検出手段(例えば、第4光検出器14)と、上記第1
散乱強度検出手段により検出した評価基準角θ1 におけ
る散乱強度と第2散乱強度検出手段により検出した散乱
ブリュースタ角ΘB1における散乱強度とを比較し、予め
記憶している評価基準データと照合することにより、誘
電体の評価面の粗さを判定する表面粗さ判定手段(例え
ば、コンピュータ15)と、からなるものとした。
【0013】また、請求項8に係る非接触表面粗さ評価
装置は、表面粗さ評価の試料である誘電体の評価面へP
偏波を主成分とする電磁波を照射する電磁波照射手段
と、上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角
θ0 と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率n
に応じて、電磁波の入射する誘電体側における散乱ブリ
ュースタ角Θ′B2が、
【数16】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′B2とは異な
る評価基準角θ1 における散乱強度を検出する第1散乱
強度検出手段と、散乱ブリュースタ角Θ′B2における散
乱強度を検出する第2散乱強度検出手段と、上記第1散
乱強度検出手段により検出した評価基準角θ1 における
散乱強度と第2散乱強度検出手段により検出した散乱ブ
リュースタ角Θ′B2における散乱強度とを比較し、予め
記憶している評価基準データと照合することにより、誘
電体の評価面の粗さを判定する表面粗さ判定手段と、か
らなるものとした。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発
明に係る非接触表面粗さ評価方法および非接触表面粗さ
評価装置の実施形態を説明する。これに先立って、先
ず、散乱ブリュースタ角につき詳述する。
【0015】図1に示す如く、空気中から透光性の試料
に入射角θ0 で光を照射したとき、照射面の粗さが小さ
ければ、入射側媒質(空気)へ反射される散乱波と、透
過側媒質(透光性の試料)へ透過する透過波とには、散
乱光のP偏波成分がゼロに等しくなる散乱ブリュースタ
角ΘB1および散乱ブリュースタ角Θ′B2が生ずる。
【0016】
【数17】
【0017】
【数18】
【0018】上記した二式において、nは試料の空気に
対する相対屈折率である。また、このような現象は微小
な不規則構造を持つ誘電体表面に電磁波を照射した場合
に限って見られるものである。なお、試料に対する透過
・非透過は電磁波の波長や強度によっても異なるので、
可視光領域では不透明な誘電体であっても、上述した性
質を呈する場合がある。
【0019】また、光の照射や散乱は三次元立体的に把
握されるが、図1では説明を簡単にするため、光は試料
の照射面に垂直な平面内で照射するものとし、散乱ブリ
ュースタ角ΘB1および散乱ブリュースタ角Θ′B2も同一
平面内に現れるようにしてある。すなわち、光の入射方
向に対する方位角(φS )は、散乱ブリュースタ角ΘB1
においてはφS =0゜、散乱ブリュースタ角Θ′B2にお
いてはφs =180゜となる。
【0020】ここで、散乱波は一般に1次、2次、3
次、・・・などの成分に分けて考えることが可能であ
り、1次散乱強度は表面粗さの2乗に、2次は4乗に、
3次は6乗に依存することから、表面の粗さが小さい場
合には1次散乱が支配的となり、表面の凹凸が顕著な場
合(粗さが大きい場合)には高次の散乱が支配的となる
という性質を有している。従って、表面の粗さが小さい
試料に電磁波を照射すると、散乱ブリュースタ角ΘB1
散乱される散乱波の性質は1次散乱が支配的となり、表
面が粗い試料に電磁波を照射すると、散乱ブリュースタ
角ΘB1へ散乱される散乱波の性質は高次散乱が支配的と
なる。これと同様に、表面の粗さが小さい試料に電磁波
を照射すると、散乱ブリュースタ角Θ′B2へ散乱される
散乱波の性質も1次散乱が支配的となり、表面の粗さが
小さい試料に電磁波を照射すると、散乱ブリュースタ角
Θ′B2へ散乱される散乱波の性質も高次散乱が支配的と
なる。
【0021】すなわち、電磁波照射面の粗さが小さい場
合、試料表面からの散乱波のS偏波成分は図2(a)に
示すように散乱強度分布が滑らかな変化となるが、P偏
波成分においては図2(b)に示すように散乱角θS
散乱ブリュースタ角ΘB1の時にP偏波成分が消えるとい
う現象が生ずる。一方、電磁波照射面が粗い場合には、
S偏波成分およびP偏波成分共に、図3に示すような散
乱強度分布を示し、散乱ブリュースタ角ΘB1においても
P偏波成分が消失することはない。なお、この性質は散
乱ブリュースタ角Θ′B2への散乱光でも同様に見いださ
れるものである。
【0022】しかして、本発明においては、上記した散
乱ブリュースタ角ΘB1もしくは散乱ブリュースタ角Θ′
B2への散乱強度のP偏波成分が、誘電体表面の粗さに応
じて変化するという普遍的な現象を利用し、測定対象に
依存することなく汎用性のある安定した表面粗さの評価
を行うのである。
【0023】このP偏波成分の特性を利用した第1の評
価方法としては、S偏波成分とP偏波成分とを含む電磁
波を誘電体の評価面へ照射して、散乱ブリュースタ角Θ
B1もしくは散乱ブリュースタ角Θ′B2への散乱光からS
偏波成分とP偏波成分とを各々取得し、P偏波成分の減
少の度合いをS偏波成分とP偏波成分と比率から判定す
るのである。すなわち、P偏波成分の比率が低いほど表
面の粗さは小さく、逆にP偏波成分の比率が高いほど表
面の粗さは大きいことになる。
【0024】また、P偏波成分の特性を利用した第2の
評価方法としては、P偏波成分のみを含む電磁波を誘電
体の評価面へ照射し、散乱ブリュースタ角ΘB1もしくは
散乱ブリュースタ角Θ′B2への散乱光の散乱強度と、こ
の散乱ブリュースタ角ΘB1および散乱ブリュースタ角
Θ′B2とは異なる方向(評価基準角θ1 )へ散乱光の散
乱強度とを各々検出し、散乱ブリュースタ角ΘB1におけ
るP偏波成分の減少の度合い若しくは散乱ブリュースタ
角Θ′B2におけるP偏波成分の減少の度合いを両散乱強
度の比率(「θ1 :ΘB1」もしくは「θ1 :Θ′B2」)
として判定するのである。
【0025】すなわち、散乱ブリュースタ角ΘB1もしく
は散乱ブリュースタ角Θ′B2における散乱強度の比率が
低いほど表面の粗さは小さく、逆に散乱ブリュースタ角
ΘB1もしくは散乱ブリュースタ角Θ′B2における散乱強
度の比率が高いほど表面の粗さは大きいことになる。な
お、評価基準角θ1 は散乱ブリュースタ角ΘB1および散
乱ブリュースタ角Θ′B2に特有の現象を呈しない部位で
任意に選択すれば良い。また、誘電体へ照射する電磁波
からS偏波成分の分離が完全に行えない場合でも、表面
評価に十分な散乱強度の変化が得られる程度にP偏波成
分が主成分となっていれば良い。
【0026】次に、上記した2つの評価方法を具現化で
きる非接触表面粗さ評価装置の実施形態につき詳述す
る。
【0027】図4に示すのは、第1実施形態に係る非接
触表面粗さ評価装置であり、45度に偏波したレーザ光
(S偏波およびP偏波を含む電磁波)を照射する電磁波
照射手段としてのレーザ光源1と、該レーザ光源1から
試料2の表面に対して照射されたレーザの散乱光を散乱
ブリュースタ角ΘB1で受けるように配置した偏光ビーム
スプリッタ3と、該偏光ビームスプリッタ3により分離
されたS偏波成分を取得する第1散乱波取得手段として
の第1光検出器4と、上記偏光ビームスプリッタ3によ
り分離されたP偏波成分を取得する第2散乱波取得手段
としての第2光検出器5と、これら第1,第2光検出器
4,5より取得したS偏波成分とP偏波成分とから試料
2の評価面の粗さを判定する表面粗さ判定手段としての
コンピュータ6とからなる。
【0028】上記コンピュータ6による判定には、予め
評価基準となるデータを記憶させておき、このデータに
基づいて評価時に取得したS偏波成分とP偏波成分との
比率から表面評価を行うのである。なお、評価基準デー
タの形式は特に限定されるものではなく、評価面の粗さ
とS偏波成分とP偏波成分とが関連づけられていれば良
い。また、多段階に表面粗さを評価する場合に限らず、
一定の閾値を設定して、これを超える場合のみ表面粗さ
が粗いと判定するような判定を行うものとしても良い。
【0029】また、上記第1実施形態では、レーザ光照
射側媒質への散乱光を散乱ブリュースタ角ΘB1で受ける
ものとしたが、誘電体内への散乱光を散乱ブリュースタ
角Θ′B2で受けるような構成としても良い。斯くする場
合は、誘電体である試料2を透過した後の散乱光をビー
ムスプリッタ等で受けなければならないので、散乱光が
透過する面(評価面とは逆の面)は、散乱が生じないよ
うな滑らかな面となっていることが必要条件となる。
【0030】一方、図5に示すのは、第2実施形態に係
る非接触表面粗さ評価装置であり、P偏波を主成分とす
る電磁波を照射する電磁波照射手段としてのレーザ光源
11と、該レーザ光源11から試料12の表面に対して
照射されたレーザの散乱光を散乱ブリュースタ角ΘB1
は異なる評価基準角θ1 における散乱強度を検出するよ
うに配置した第1散乱強度検出手段としての第3光検出
器13と、上記レーザ光源11から試料12の表面に対
して照射されたレーザの散乱光を散乱ブリュースタ角Θ
B1で受けるように配置した第4光検出器14と、これら
第3,第4光検出器13,14により検出した評価基準
角θ1 における散乱強度と散乱ブリュースタ角ΘB1にお
ける散乱強度とから試料12の評価面の粗さを判定する
表面粗さ判定手段としてのコンピュータ15とからな
る。
【0031】上記コンピュータ15による判定には、予
め評価基準となるデータを記憶させておき、このデータ
に基づいて評価時に取得した評価基準角θ1 における散
乱強度と散乱ブリュースタ角ΘB1における散乱強度との
比率から表面評価を行うのである。なお、コンピュータ
15に記憶させる評価基準データの形式も特に限定され
るものではなく、評価面の粗さと評価基準角θ1 におけ
る散乱強度と散乱ブリュースタ角ΘB1における散乱強度
とが関連づけられていれば良い。また、多段階に表面粗
さを評価する場合に限らず、一定の閾値を設定して、こ
れを超える場合のみ表面粗さが粗いと判定するような判
定を行うものとしても良い。
【0032】図5に示した第2実施形態においては、第
3光検出器14の受光方向の位置調整が容易となるよう
に、第3光検出器14を試料12の評価面に対して垂直
な方向(評価基準角θ1 =0゜)となるように設定した
が、特にこれに限定されるものではない。
【0033】また、上記第2実施形態では、レーザ光照
射側媒質への散乱光を散乱ブリュースタ角ΘB1で受ける
ものとしたが、誘電体内への散乱光を散乱ブリュースタ
角Θ′B2で受けるような構成としても良い。斯くする場
合は、誘電体である試料2を透過した後の散乱光を第2
散乱強度検出手段で受けなければならないので、散乱光
が透過する面(評価面とは逆の面)は、更なる散乱が生
じないような滑らかな面となっていることが必要条件と
なる。なお、この場合も評価基準角θ1 の設定位置は特
に限定されないが、第2散乱強度検手段を配設するのと
同じ側に第1散乱強度検出手段を置けるように評価基準
角θ1 を設定することが望ましい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1および請
求項2に係る非接触表面粗さ評価方法によれば、誘電体
の電磁波照射面の粗さが小さければ散乱ブリュースタ角
ΘB1および散乱ブリュースタ角Θ′B2においてP偏波成
分がゼロに近づくという基本的な性質を利用し、散乱ブ
リュースタ角ΘB1もしくは散乱ブリュースタ角Θ′B2
おいて取得される散乱波のS偏波成分に対するP偏波成
分の比に基づいて、評価面の粗さを評価するものとした
ので、散乱ブリュースタ角ΘB1および散乱ブリュースタ
角Θ′B2が所定条件を満たす限り、種々の測定対象に適
用する事が可能で、汎用性の高いものとなるし、また、
短時間で広い範囲の表面検査を行うことが可能となる。
加えて、評価面へ照射する電磁波の波長を変化させるこ
とで、評価精度を調整することもできる。
【0035】また、請求項3および請求項4に係る非接
触表面粗さ評価方法によれば、誘電体の電磁波照射面の
粗さが小さければ散乱ブリュースタ角ΘB1および散乱ブ
リュースタ角Θ′B2においてP偏波成分がゼロに近づく
という基本的な性質を利用し、評価基準角θ1 における
散乱強度に対する散乱ブリュースタ角ΘB1もしくは散乱
ブリュースタ角Θ′B2における散乱強度の比に基づい
て、評価面の粗さを評価するものとしたので、散乱ブリ
ュースタ角ΘB1および散乱ブリュースタ角Θ′B2が所定
条件を満たす限り、種々の測定対象に適用する事が可能
で、汎用性の高いものとなるし、また、短時間で広い範
囲の表面検査を行うことが可能となる。加えて、評価面
へ照射する電磁波の波長を変化させることで、評価精度
を調整することもできる。
【0036】また、請求項5に係る非接触表面粗さ評価
装置によれば、誘電体の電磁波照射面の粗さが小さけれ
ば散乱ブリュースタ角ΘB1においてP偏波成分がゼロに
近づくという基本的な性質を利用し、S偏波およびP偏
波を含む電磁波を電磁波照射手段から照射して評価面で
散乱した散乱波から、第1散乱波取得手段によりS偏波
成分を、第2散乱波取得手段によりP偏波成分を各々取
得し、これらS偏波成分とP偏波成分とから表面粗さ判
定手段が誘電体の評価面の粗さを判定するものとしたの
で、散乱ブリュースタ角ΘB1が所定条件を満たす種々の
試料を短時間で評価でき、全数検査に適した汎用性の高
い装置となる。加えて、評価面へ照射する電磁波の波長
を変化させることで、評価精度を調整することもでき
る。
【0037】また、請求項6に係る非接触表面粗さ評価
装置によれば、誘電体の電磁波照射面の粗さが小さけれ
ば散乱ブリュースタ角Θ′B2においてP偏波成分がゼロ
に近づくという基本的な性質を利用し、S偏波およびP
偏波を含む電磁波を電磁波照射手段から照射して誘電体
内へ入射した散乱波から、第1散乱波取得手段によりS
偏波成分を、第2散乱波取得手段によりP偏波成分を各
々取得し、これらS偏波成分とP偏波成分とから表面粗
さ判定手段が誘電体の評価面の粗さを判定するものとし
たので、散乱ブリュースタ角Θ′B2が所定条件を満たす
種々の試料を短時間で評価でき、全数検査に適した汎用
性の高い装置となる。加えて、評価面へ照射する電磁波
の波長を変化させることで、評価精度を調整することも
できる。
【0038】また、請求項7に係る非接触表面粗さ評価
装置によれば、誘電体の電磁波照射面の粗さが小さけれ
ば散乱ブリュースタ角ΘB1においてP偏波成分がゼロに
近づくという基本的な性質を利用し、P偏波を主成分と
する電磁波を電磁波照射手段から照射して評価面で散乱
した散乱波から、第1散乱強度検出手段により散乱ブリ
ュースタ角ΘB1とは異なる評価基準角θ1 における散乱
強度を、第2散乱強度検出手段により散乱ブリュースタ
角ΘB1における散乱強度を各々検出し、これら評価基準
角θ1 における散乱強度と散乱ブリュースタ角ΘB1にお
ける散乱強度とから表面粗さ判定手段が誘電体の評価面
の粗さを判定するものとしたので、散乱ブリュースタ角
ΘB1が所定条件を満たす種々の試料を短時間で評価で
き、全数検査に適した汎用性の高い装置となる。加え
て、評価面へ照射する電磁波の波長を変化させること
で、評価精度を調整することもできる。
【0039】また、請求項4に係る非接触表面粗さ評価
装置によれば、誘電体の電磁波照射面の粗さが小さけれ
ば散乱ブリュースタ角Θ′B2においてP偏波成分がゼロ
に近づくという基本的な性質を利用し、P偏波を主成分
とする電磁波を電磁波照射手段から照射して誘電体内へ
入射した散乱波から、第1散乱強度検出手段により散乱
ブリュースタ角ΘB1とは異なる評価基準角θ1 における
散乱強度を、第2散乱強度検出手段により散乱ブリュー
スタ角Θ′B2における散乱強度を各々検出し、これら評
価基準角θ1 における散乱強度と散乱ブリュースタ角
Θ′B2における散乱強度とから表面粗さ判定手段が誘電
体の評価面の粗さを判定するものとしたので、散乱ブリ
ュースタ角Θ′B2が所定条件を満たす種々の試料を短時
間で評価でき、全数検査に適した汎用性の高い装置とな
る。加えて、評価面へ照射する電磁波の波長を変化させ
ることで、評価精度を調整することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】散乱ブリュースタ角ΘB1および散乱ブリュース
タ角Θ′B2の説明図である。
【図2】(a)粗さの小さい評価面で散乱した散乱波の
S偏波成分の散乱角に対する散乱強度分布図である。 (b)粗さの小さい評価面で散乱した散乱波のP偏波成
分の散乱角に対する散乱強度分布図である。
【図3】粗さの大きい評価面で散乱した散乱波のS偏波
成分およびP偏波成分の散乱角に対する散乱強度分布図
である。
【図4】非接触表面粗さ評価装置の第1実施形態を示す
概略ブロック図である。
【図5】非接触表面粗さ評価装置の第2実施形態を示す
概略ブロック図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 試料 3 偏光ビームスプリッタ 4 第1光検出器 5 第2光検出器 6 コンピュータ 11 レーザ光源 12 試料 13 第3光検出器 14 第4光検出器 15 コンピュータ

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面粗さ評価の試料である誘電体の評価
    面へS偏波およびP偏波を含む電磁波を照射した際に、
    その入射角θ0 と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相
    対屈折率nに応じて、電磁波の照射側媒質における散乱
    ブリュースタ角ΘB1が、 【数1】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角ΘB1において取
    得される散乱波のS偏波成分に対するP偏波成分の比に
    基づいて、評価面の粗さを評価することを特徴とする非
    接触表面粗さ評価方法。
  2. 【請求項2】 表面粗さ評価の試料である誘電体の評価
    面へS偏波およびP偏波を含む電磁波を照射した際に、
    その入射角θ0 と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相
    対屈折率nに応じて、電磁波が入射する誘電体側におけ
    る散乱ブリュースタ角Θ′B2が、 【数2】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′B2において
    取得される散乱波のS偏波成分に対するP偏波成分の比
    に基づいて、評価面の粗さを評価することを特徴とする
    非接触表面粗さ評価方法。
  3. 【請求項3】 表面粗さ評価の試料である誘電体の評価
    面へP偏波を主成分とする電磁波を照射した際に、その
    入射角θ0 と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈
    折率nに応じて、電磁波の照射側媒質における散乱ブリ
    ュースタ角ΘB1が、 【数3】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角ΘB1とは異なる
    評価基準角θ1 における散乱強度と、散乱ブリュースタ
    角ΘB1における散乱強度とを各々検出し、評価基準角θ
    1 における散乱強度に対する散乱ブリュースタ角ΘB1
    おける散乱強度の比に基づいて、評価面の粗さを評価す
    ることを特徴とする非接触表面粗さ評価方法。
  4. 【請求項4】 表面粗さ評価の試料である誘電体の評価
    面へP偏波を主成分とする電磁波を照射した際に、その
    入射角θ0 と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈
    折率nに応じて、電磁波が入射する誘電体側における散
    乱ブリュースタ角Θ′B2が、 【数4】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′B2とは異な
    る評価基準角θ1 における散乱強度と、散乱ブリュース
    タ角Θ′B2における散乱強度とを各々検出し、評価基準
    角θ1 における散乱強度に対する散乱ブリュースタ角
    Θ′B2における散乱強度の比に基づいて、評価面の粗さ
    を評価することを特徴とする非接触表面粗さ評価方法。
  5. 【請求項5】 表面粗さ評価の試料である誘電体の評価
    面へS偏波およびP偏波を含む電磁波を照射する電磁波
    照射手段と、 上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ0
    と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率nに応
    じて、電磁波の照射側媒質における散乱ブリュースタ角
    ΘB1が、 【数5】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角ΘB1において散
    乱波のS偏波成分を取得する第1散乱波取得手段と、散
    乱ブリュースタ角ΘB1において散乱波のP偏波成分を取
    得する第2散乱波取得手段と、 上記第1散乱波取得手段により取得したS偏波成分と第
    2散乱波取得手段により取得したP偏波成分とを比較
    し、予め記憶している評価基準データと照合することに
    より、誘電体の評価面の粗さを判定する表面粗さ判定手
    段と、 からなることを特徴とする非接触表面粗さ評価装置。
  6. 【請求項6】 表面粗さ評価の試料である誘電体の評価
    面へS偏波およびP偏波を含む電磁波を照射する電磁波
    照射手段と、 上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ0
    と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率nに応
    じて、電磁波の入射する誘電体側における散乱ブリュー
    スタ角Θ′B2が、 【数6】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′B2において
    散乱波のS偏波成分を取得する第1散乱波取得手段と、
    散乱ブリュースタ角Θ′B2において散乱波のP偏波成分
    を取得する第2散乱波取得手段と、 上記第1散乱波取得手段により取得したS偏波成分と第
    2散乱波取得手段により取得したP偏波成分とを比較
    し、予め記憶している評価基準データと照合することに
    より、誘電体の評価面の粗さを判定する表面粗さ判定手
    段と、 からなることを特徴とする非接触表面粗さ評価装置。
  7. 【請求項7】 表面粗さ評価の試料である誘電体の評価
    面へP偏波を主成分とする電磁波を照射する電磁波照射
    手段と、 上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ0
    と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率nに応
    じて、電磁波の照射側媒質における散乱ブリュースタ角
    ΘB1が、 【数7】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角ΘB1とは異なる
    評価基準角θ1 における散乱強度を検出する第1散乱強
    度検出手段と、散乱ブリュースタ角ΘB1における散乱強
    度を検出する第2散乱強度検出手段と、 上記第1散乱強度検出手段により検出した評価基準角θ
    1 における散乱強度と第2散乱強度検出手段により検出
    した散乱ブリュースタ角ΘB1における散乱強度とを比較
    し、予め記憶している評価基準データと照合することに
    より、誘電体の評価面の粗さを判定する表面粗さ判定手
    段と、 からなることを特徴とする非接触表面粗さ評価装置。
  8. 【請求項8】 表面粗さ評価の試料である誘電体の評価
    面へP偏波を主成分とする電磁波を照射する電磁波照射
    手段と、 上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ0
    と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率nに応
    じて、電磁波の入射する誘電体側における散乱ブリュー
    スタ角Θ′B2が、 【数8】 を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′B2とは異な
    る評価基準角θ1 における散乱強度を検出する第1散乱
    強度検出手段と、散乱ブリュースタ角Θ′B2における散
    乱強度を検出する第2散乱強度検出手段と、 上記第1散乱強度検出手段により検出した評価基準角θ
    1 における散乱強度と第2散乱強度検出手段により検出
    した散乱ブリュースタ角Θ′B2における散乱強度とを比
    較し、予め記憶している評価基準データと照合すること
    により、誘電体の評価面の粗さを判定する表面粗さ判定
    手段と、 からなることを特徴とする非接触表面粗さ評価装置。
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