JPH03246448A - Magnetic field sweep ellipsometer - Google Patents

Magnetic field sweep ellipsometer

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JPH03246448A
JPH03246448A JP4521490A JP4521490A JPH03246448A JP H03246448 A JPH03246448 A JP H03246448A JP 4521490 A JP4521490 A JP 4521490A JP 4521490 A JP4521490 A JP 4521490A JP H03246448 A JPH03246448 A JP H03246448A
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light
magnetic field
ellipsometer
reflected light
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Tomoyuki Fukazawa
深沢 知行
Kiyoshi Yajima
矢嶋 清
Yutaka Yoshida
裕 吉田
Miyuki Shigehisa
重久 三行
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Abstract

PURPOSE:To simulataneously measure Kerr ellipticity as well by including a magnetic field sweeping part which can sweep a magnetic field to a sample in a sample stage. CONSTITUTION:Light 62 emitted from an output system 10 transmits the sample 20 in the magnetic field sweeping part 52 and arrives at a photodetecting system 14. The measurement of not only the reflected light from the sample 20 but the transmitted light of the transparent sample 20 as well is, therefore, possible. The measurement of the reflected light of the light from an exit optical system 10 by admitting the light at various angles to the sample 20 is possible as well. On the other hand, the adequate photodetection of the reflected light from the sample 20 is not possible unless a photodetecting system 14 is not rotated by an angle 2theta when the stage 12 is rotated by an angle theta in the mode for measuring the reflected light of the sample 20. The transmitted light or reflected light of the sample 20 is measured in the state of applying the magnetic field to the sample 20 in such a manner. The simultaneous measurement of the Kerr ellipticity by a function to measure elliptically polarized light is also possible.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は磁場掃引エリプソメータ、特にその磁場掃引機
構の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a magnetic field sweeping ellipsometer, and particularly to improvements in its magnetic field sweeping mechanism.

[従来の技術] 半導体等の各種物体上の薄膜の厚さ或いは薄膜の屈折率
等の物性を測定するため、光の反射時の偏光状態を測定
するエリプソメータが周知である。
[Prior Art] Ellipsometers that measure the polarization state of light upon reflection are well known in order to measure physical properties such as the thickness or refractive index of thin films on various objects such as semiconductors.

そして、表面に薄膜を有する試料の表面に直線偏光を斜
から入射させれば、試料表面上の薄膜厚さや屈折率によ
って反射光の偏光状態が変り、通常は楕円偏光になって
反射される。
When linearly polarized light is obliquely incident on the surface of a sample that has a thin film on its surface, the polarization state of the reflected light changes depending on the thickness and refractive index of the thin film on the sample surface, and is usually reflected as elliptically polarized light.

従って、この反射光の偏光量を測定し、解析計算を行な
うことによって薄膜の厚さや屈折率を求めることができ
る。
Therefore, by measuring the amount of polarization of this reflected light and performing analytical calculations, the thickness and refractive index of the thin film can be determined.

[発明が解決しようとする課題] ところで近年、光磁気記録における記録膜や、ファラデ
ー素子の評価等、磁気光学効果を応用する分野の評価装
置の需要が高まっている。
[Problems to be Solved by the Invention] In recent years, there has been an increasing demand for evaluation devices in fields where magneto-optic effects are applied, such as evaluation of recording films in magneto-optical recording and Faraday elements.

そして、従来よりカー効果、ファラデー効果等の測定装
置として旋光角を計る評価装置が用いられているが、最
近はカー楕円率までも同時に測定する評価装置が強く要
望されている。
Conventionally, evaluation devices that measure the angle of optical rotation have been used as devices for measuring the Kerr effect, Faraday effect, etc., but recently there has been a strong demand for an evaluation device that can also measure the Kerr ellipticity at the same time.

すなわち、直線偏光を入射したとき、通常の金属表面に
おける反射光は直線偏光しているが、磁場中に強磁性体
を配置した場合には磁気カー効果を生じ楕円偏光を呈す
るようになる。
That is, when linearly polarized light is incident, the light reflected from a normal metal surface is linearly polarized, but when a ferromagnetic material is placed in a magnetic field, a magnetic Kerr effect occurs and the light becomes elliptically polarized.

この磁気カー効果に基づくカー楕円率を測定することに
より、その評価対象の物性データが拡大するのである。
By measuring the Kerr ellipticity based on this magnetic Kerr effect, the physical property data to be evaluated can be expanded.

特にカー回転のみならずカー楕円率も素子性能を決定づ
ける光磁気記録膜や光アイソレータ等の開発、製造にお
ける物性評価装置としてはカー楕円率の測定機能も不可
欠となっている。
In particular, the ability to measure Kerr ellipticity is indispensable for physical property evaluation equipment used in the development and manufacture of magneto-optical recording films, optical isolators, etc., where not only Kerr rotation but also Kerr ellipticity determines device performance.

しかしながら、従来の一般的な評価装置ではこのような
磁気カー効果に基づくデータまでを得ることはできなか
った。
However, it has not been possible to obtain data based on such magnetic Kerr effects using conventional general evaluation devices.

本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたもので、あ
り、その目的はカー楕円率をも同時に測定することので
きるエリプソメータを提供することにある。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its object is to provide an ellipsometer that can also measure Kerr ellipticity at the same time.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために本出願の請求項1記載の磁場
掃引エリプソメータは、サンプルステージに、サンプル
に磁場を掃引可能な磁場掃引部を含むことを特徴とする
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, a magnetic field sweeping ellipsometer according to claim 1 of the present application is characterized in that the sample stage includes a magnetic field sweeping unit capable of sweeping a magnetic field to the sample. .

また、請求項2記載のエリプソメータは、前記サンプル
ステージが、磁場に対しサンプルをポーラーカー配置と
ロンジィテューディナルカー配置及びファラデー配置を
取り得ることを特徴とする。
The ellipsometer according to a second aspect of the present invention is characterized in that the sample stage can take a polar car arrangement, a longitudinal car arrangement, or a faraday arrangement for the sample with respect to the magnetic field.

[作用] 本発明にかかるエリプソメータは前述した手段を備える
ので、サンプルに磁場をがけた状態で偏光状態を測定す
ることが可能となる。
[Function] Since the ellipsometer according to the present invention includes the above-described means, it is possible to measure the polarization state while applying a magnetic field to the sample.

この結果、エリプソメータの有する楕円偏光解析機能に
より、カー効果或いはファラデー効果の影響による旋光
角のみならず、従来の一般的な評価装置では測定が不可
能であった磁気カー効果に基づくカー楕円率も同時に測
定することが可能となる。
As a result, the ellipsometry function of the ellipsometer allows us to measure not only the angle of rotation due to the Kerr effect or Faraday effect, but also the Kerr ellipticity due to the magnetic Kerr effect, which was impossible to measure with conventional general evaluation equipment. It becomes possible to measure simultaneously.

また、請求項2記載のエリプソメータによれば、サンプ
ルを各種配置で載置し、それぞれについてデータを得る
ことができるので、汎用性を大幅に向上させることがで
きる。
Further, according to the ellipsometer according to the second aspect, since samples can be placed in various arrangements and data can be obtained for each arrangement, versatility can be greatly improved.

[実施例] 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。[Example] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には本発明の一実施例にかがるエリプソメータの
概略構成図が示されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an ellipsometer according to an embodiment of the present invention.

本実施例にかかるエリプソメータは、出光系10と、サ
ンプルステージ12と、受光系14とを含む。
The ellipsometer according to this embodiment includes a light output system 10, a sample stage 12, and a light reception system 14.

そして、出光系10は、モノクロメータ16と、偏光子
18とよりなり、前記モノクロメータ16により一定の
波長に調整された光が偏光子18により所定の偏光方位
の直線偏光となり、前記サンプルステージ12に向けて
出射される。
The light output system 10 includes a monochromator 16 and a polarizer 18, and the light adjusted to a constant wavelength by the monochromator 16 is converted into linearly polarized light with a predetermined polarization direction by the polarizer 18, and the sample stage 12 It is emitted towards.

前記サンプルステージ12はサンプル20を保持してお
り、該サンプル20の表面で直線偏光が反射され、受光
系14に入射される。
The sample stage 12 holds a sample 20 , and linearly polarized light is reflected on the surface of the sample 20 and is incident on the light receiving system 14 .

ここで、サンプルステージ12ではサンプル20に所定
の磁場をかけており、磁気カー効果により楕円偏光した
光が受光系14の光弾性変調器(PEM)22に入射さ
れ、所定の変調角速度ωで左回りの楕円偏光、右回りの
楕円偏光に交番的に変化する。PEM22により偏光変
調された光は検光子24に入射され、更にその検光子2
4がら出射された光はフォトマルチプライヤ等の光検出
器(PM)26に入射され、電気信号に変換される。
Here, a predetermined magnetic field is applied to the sample 20 on the sample stage 12, and the elliptically polarized light due to the magnetic Kerr effect is incident on the photoelastic modulator (PEM) 22 of the light receiving system 14, and left at a predetermined modulation angular velocity ω. It changes alternately into circularly polarized light and clockwise elliptically polarized light. The light polarization-modulated by the PEM 22 is incident on the analyzer 24, and then
The light emitted from the sensor 4 is incident on a photodetector (PM) 26 such as a photomultiplier, and is converted into an electrical signal.

本実施例にかかるエリプソメータの制御はパーソナルコ
ンピュータ28により行なわれており、該コンピュータ
28はI10ポート3oを介してステージコントローラ
32を制御する。そして、該ステージコントローラ32
は各種測定モードに応じて、前記サンプルステージ12
の入射光に対する角度及び該サンプルステージ12から
の反射光を適切に受光し得る位置への受光系14の位置
制御を行なう。
The ellipsometer according to this embodiment is controlled by a personal computer 28, which controls the stage controller 32 via the I10 port 3o. Then, the stage controller 32
is the sample stage 12 according to various measurement modes.
The angle with respect to the incident light and the position of the light receiving system 14 are controlled to a position where it can appropriately receive the reflected light from the sample stage 12.

また、コンピュータ28はD/A変換器34を介してサ
ンプルステージ12に設けられたマグネットの磁力を調
整すると共に、PEMコントローラ36に指令を与えP
EM22の変調振幅δ。を調整する。PEMコントロー
ラ36による変調位相情報は参照情報としてアンプユニ
ット38に送られ、PM26の検出情報の中から変調周
波数(ω/2π)成分及び二次高調波(2ω/2π)成
分がロックイン検波され、A/D変換器40を介してコ
ンピュータ28に入力される。
Further, the computer 28 adjusts the magnetic force of the magnet provided on the sample stage 12 via the D/A converter 34, and also gives commands to the PEM controller 36 to
Modulation amplitude δ of EM22. Adjust. The modulation phase information from the PEM controller 36 is sent as reference information to the amplifier unit 38, and the modulation frequency (ω/2π) component and second harmonic (2ω/2π) component are lock-in detected from the detection information of the PM 26. The signal is input to the computer 28 via the A/D converter 40.

また、これら二つの信号成分はDC(直流)成分を一定
に保つ帰還ループの機能により実効的DC成分で除され
てい゛る。
Furthermore, these two signal components are divided by the effective DC component due to the function of a feedback loop that keeps the DC (direct current) component constant.

尚、コンピュータ28の処理データはCRT42、プリ
ンター44に出力される。
Note that the processing data of the computer 28 is output to a CRT 42 and a printer 44.

一方、モノクロコントローラ46は光源48に点灯電力
を与えると共に、モノクロメータ16を制御し、出射さ
れる光の波長等を調整する。また、モノクロコントロー
ラ46はローデータ50を制御し、偏光子18、検光子
24の所望の回転制御を行なう。
On the other hand, the monochrome controller 46 supplies lighting power to the light source 48, controls the monochromator 16, and adjusts the wavelength of the emitted light, etc. Further, the monochrome controller 46 controls the raw data 50 and performs desired rotation control of the polarizer 18 and analyzer 24.

第2図には本発明にかかるエリプソメータの要部が示さ
れており、前記第1図と対応する部分には同一符号を付
している。
FIG. 2 shows the main parts of the ellipsometer according to the present invention, and parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals.

同図より明らかなように、サンプルステージ12には磁
場掃引部52が設けられている。そして、該磁場掃引部
52内にサンプル20が配置され、磁場掃引部52によ
る磁場をサンプル54に印加することができる。
As is clear from the figure, the sample stage 12 is provided with a magnetic field sweeping section 52. Then, the sample 20 is placed within the magnetic field sweeping section 52, and the magnetic field by the magnetic field sweeping section 52 can be applied to the sample 54.

磁場掃引部52は口字状ヨーク54を含み、該ヨーク5
4にはコイル56a、56b、56c。
The magnetic field sweeping section 52 includes a mouth-shaped yoke 54, and the yoke 5
4 has coils 56a, 56b, and 56c.

56dが巻回されている。従って、該コイル56に電流
を導通ずることにより、ヨーク54は励磁される。一方
、ヨーク54の両側部にはポールピース58a、58b
が設置され、該ポールピース58a、58bを介してサ
ンプル20を磁場中に置くことかできる。
56d is wound. Therefore, by conducting current through the coil 56, the yoke 54 is excited. On the other hand, pole pieces 58a and 58b are provided on both sides of the yoke 54.
are installed, and the sample 20 can be placed in a magnetic field via the pole pieces 58a, 58b.

尚、図示例において、磁場掃引部52にはポールピース
!58a、58bを貫通する光導通孔60a、60bが
設けられている。
In the illustrated example, the magnetic field sweeping section 52 includes a pole piece! Light conducting holes 60a and 60b passing through 58a and 58b are provided.

この結果、出光系10から出射した光62は磁場掃引部
52内のサンプル20を透過して受光系14に至る。従
って、本実施例にかかるエリプソメータによればサンプ
ル20からの反射光のみならず、透明サンプル20の透
過光をも測定することができる。
As a result, the light 62 emitted from the light emitting system 10 passes through the sample 20 in the magnetic field sweeper 52 and reaches the light receiving system 14 . Therefore, the ellipsometer according to this embodiment can measure not only the light reflected from the sample 20 but also the light transmitted through the transparent sample 20.

また、本実施例においてサンプルステージ12はベース
64に対し回転可能に形成されており、ウオーム66に
噛合したウオームホイール68に連動している。従って
、ウオーム66を回転させることにより、ウオームホイ
ール68を介してサンプルステージ12を回転させるこ
とができる。
Further, in this embodiment, the sample stage 12 is formed to be rotatable with respect to the base 64, and is interlocked with a worm wheel 68 that meshes with the worm 66. Therefore, by rotating the worm 66, the sample stage 12 can be rotated via the worm wheel 68.

そして、前記出光系10からの光をサンプル20に各種
角度で入射させ、その反射光を測定することもできる。
It is also possible to make the light from the light output system 10 enter the sample 20 at various angles and measure the reflected light.

一方、サンプル20の反射光測定モードでは、受光系1
4もサンプルステージ12の回転に伴い適切に回転させ
なければならない。すなわち、サンプルステージ12を
角度θ回転させた場合には、受光系14は角度26回転
させなければサンプル20からの反射光を適切に受光す
ることができない。
On the other hand, in the reflected light measurement mode of the sample 20, the light receiving system 1
4 must also be rotated appropriately as the sample stage 12 rotates. That is, when the sample stage 12 is rotated by an angle θ, the light receiving system 14 cannot properly receive the reflected light from the sample 20 unless the sample stage 12 is rotated by an angle of 26 degrees.

このため、受光系14はサンプルステージ12と同軸上
で回動可能に形成されている。すなわち、受光系14は
支持部材70に支持されている。そして、該支持部材7
0はウオームホイール72に連動し、ウオーム74の回
転により前記受光系14はサンプルステージ12と同軸
上で回転することができる。従って、ウオーム74をウ
オーム66の2倍の速度で回転させれば、サンプルステ
ージ12の回転角度θに対して受光系14を回転角度2
θで回転させることができる。
For this reason, the light receiving system 14 is formed to be rotatable coaxially with the sample stage 12. That is, the light receiving system 14 is supported by the support member 70. And the support member 7
0 is interlocked with a worm wheel 72, and the rotation of the worm 74 allows the light receiving system 14 to rotate coaxially with the sample stage 12. Therefore, if the worm 74 is rotated at twice the speed of the worm 66, the light receiving system 14 will be rotated at a rotation angle of 2 with respect to the rotation angle θ of the sample stage 12.
It can be rotated by θ.

以上のように本実施例にかかるエリプソメータによれば
、サンプル20に磁場をかけた状態で、該サンプル20
の透過光、或いは反射光を測定することができる。
As described above, according to the ellipsometer according to this embodiment, when a magnetic field is applied to the sample 20, the sample 20
The transmitted light or reflected light can be measured.

そして、従来の旋光角の測定に加え、エリプソメータの
有する楕円偏光測定器能によりカー楕円率も同時に測定
することができる。
In addition to the conventional measurement of the angle of optical rotation, the Kerr ellipticity can also be measured at the same time using the ellipsometry function of the ellipsometer.

第3図には本実施例にかかるエリプソメータが透過光測
定モードに設定され、サンプル2oの′透過光よりファ
ラデー効果を測定する状態が示されている。
FIG. 3 shows a state in which the ellipsometer according to this embodiment is set to the transmitted light measurement mode and the Faraday effect is measured from the transmitted light of the sample 2o.

同図より明らかなように、ポールピース58a。As is clear from the figure, the pole piece 58a.

58bは略長方体形状に形成され、その中央部に光62
を通過させる光導通孔60 a、  60 bが設けら
れている。また、各ポールピース58a、58bの中央
両側部には切欠溝76a、76b、78a、78bが設
けられている。
58b is formed into a substantially rectangular shape, and the light 62 is placed in the center of the rectangular shape.
Light conducting holes 60a and 60b are provided to allow the light to pass through. Moreover, notch grooves 76a, 76b, 78a, and 78b are provided at both sides of the center of each pole piece 58a, 58b.

そして、同図に示す状態ではポールピース58aの光導
通孔60aを通過してきた光が透明サンプル20を透過
し、更にポールピース58bの光導通孔60bを通過し
て受光系に至る。
In the state shown in the figure, the light that has passed through the light guide hole 60a of the pole piece 58a is transmitted through the transparent sample 20, and further passes through the light guide hole 60b of the pole piece 58b to reach the light receiving system.

ここで、前記ポールピース58 a、 58 bにより
サンプル20には磁場が印加されているため、サンプル
に対するファラデー効果の影響が測定できる。
Here, since a magnetic field is applied to the sample 20 by the pole pieces 58a and 58b, the influence of the Faraday effect on the sample can be measured.

一方、第4図には本実施例にかかるエリプソメータが第
一反射光測定モードに設定され、ポーラーカー効果の影
響を測定する状態が示されている。
On the other hand, FIG. 4 shows a state in which the ellipsometer according to this embodiment is set to the first reflected light measurement mode and the influence of the polar Kerr effect is measured.

同図より明らかなように、サンプル20の配置は前記第
3図と同じであるが、出光系10及び受光系14がポー
ルピース58aを挟んで対称位置に配置されている。こ
のため、光の入射が光導通孔60を介して行なわれるの
ではなく、切欠溝76aを介して行なわれ、更にサンプ
ル20による反射光は切欠溝76bを介して受光系14
に至る。
As is clear from the figure, the arrangement of the sample 20 is the same as that in FIG. 3, but the light emitting system 10 and the light receiving system 14 are arranged at symmetrical positions with the pole piece 58a in between. Therefore, the light is not incident through the light guide hole 60 but through the notch groove 76a, and the light reflected by the sample 20 is transmitted through the notch groove 76b to the light receiving system 14.
leading to.

このように本実施例においては、ポールピース58aに
切欠溝76a、76bを設けたので、広い光入射角度で
サンプル20へのポーラーカー効果の′影響を測定する
ことができる。
As described above, in this embodiment, since the notch grooves 76a and 76b are provided in the pole piece 58a, it is possible to measure the influence of the polar Kerr effect on the sample 20 at a wide angle of incidence of light.

また、第5図には本実施例にかかるエリプソメータが第
二反射光測定モードに設定され、ロンジィテューディナ
ルカー効果の影響を測定する状態が示されている。
Further, FIG. 5 shows a state in which the ellipsometer according to this embodiment is set to the second reflected light measurement mode and the influence of the Longitudinal Kerr effect is measured.

同図より明らかなように、サンプル20の配置は前記第
3図ないし第4図に示す状態と直交する方向であるが、
出光系10及び受光系14はポールピース58の一方側
に配置されている。そして、光の入射方向は前記第4図
と同一方向であり、反射光はポールピース58bの切欠
溝78aを介して出射する。
As is clear from the figure, the arrangement of the sample 20 is in a direction perpendicular to the state shown in FIGS. 3 and 4, but
The light emitting system 10 and the light receiving system 14 are arranged on one side of the pole piece 58. The incident direction of the light is the same as that shown in FIG. 4, and the reflected light is emitted through the notch 78a of the pole piece 58b.

このように本実施例においては、ポールピース58a、
58bにそれぞれ切欠溝76.78を設けたので、広い
入射角度でサンプル20へのロンジィテューディナルカ
ー効果の影響を測定することができる。
As described above, in this embodiment, the pole piece 58a,
Since the grooves 76 and 78 are provided in each of the grooves 58b, it is possible to measure the influence of the longitudinal directional Narker effect on the sample 20 at a wide angle of incidence.

次に本実施例にかかるエリプソメータによる演算作用に
ついて第6図に示す光学特性図を参照しつつ説明する。
Next, the calculation operation of the ellipsometer according to this embodiment will be explained with reference to the optical characteristic diagram shown in FIG.

磁場掃引を行なわない状態では次のように各光学特性が
示される。
In a state without magnetic field sweeping, each optical characteristic is shown as follows.

まず、入射自然光のストークスベクトルは次式■により
表される。
First, the Stokes vector of incident natural light is expressed by the following equation (2).

また、 偏光子18のミューラ行列は次式■で表される。Also, The Mueller matrix of the polarizer 18 is expressed by the following equation (2).

また、 サンプル20における反射のミューラ行列は次式■によ
り表される。
Further, the Mueller matrix of reflection in sample 20 is expressed by the following equation (2).

また、 PEM22のミューラ行列は次式■で表される。Also, The Mueller matrix of PEM22 is expressed by the following formula (■).

但し、δはPEM22の変調の角周波数(角速度)をω
、振幅をδ。とじて δ=δo−8inωt で定義される。
However, δ is the angular frequency (angular velocity) of modulation of PEM22 as ω
, the amplitude is δ. It is defined as δ=δo−8inωt.

また、検光子24のミューラ行列は次式■で表される。Further, the Mueller matrix of the analyzer 24 is expressed by the following equation (2).

よって、PM26による出力Iは前記式■〜■を乗算し
た第1成分で与えられ、次式で表されることとなる。
Therefore, the output I from the PM 26 is given by the first component multiplied by the above formulas (1) to (2), and is expressed by the following formula.

I = (1−cosδ・C082ψ −5inδ・s in2ψ・sinΔ)・1/4そして
、PM26による出力をDC成分、ω成分、2ω成分に
それぞれ分離すれば、 I (DC) =(1−JO(δo) −cos2ψ)
−1741(ω) =(2J1 (δ。)・5in2ψ
・sinΔ)−174I(2ω)=(2J2 (δo)
 −cos2ψ)−174ここで、PEM22の変調振
幅を J、(δ0)=0(δo=2.405rad)に設定す
る。
I = (1-cosδ・C082ψ −5inδ・sin2ψ・sinΔ)・1/4 And if the output from PM26 is separated into DC component, ω component, and 2ω component, I (DC) = (1-JO( δo) −cos2ψ)
-1741 (ω) = (2J1 (δ.)・5in2ψ
・sinΔ)−174I(2ω)=(2J2 (δo)
-cos2ψ)-174 Here, the modulation amplitude of the PEM 22 is set to J, (δ0) = 0 (δo = 2.405 rad).

そして、I (DC)で除された信号は、a (ω) 
 =−sin2ψ・SinΔa (2ω) =−cos
2ψ となる。
And the signal divided by I (DC) is a (ω)
=-sin2ψ・SinΔa (2ω) =-cos
2ψ.

一方、磁場をかけた場合には、透過軸方位φの偏光子1
8のミューラ行列は次式■で表される。
On the other hand, when a magnetic field is applied, the polarizer 1 with the transmission axis direction φ
The Mueller matrix of 8 is expressed by the following formula (■).

また、サンプル20における反射のミューラ行列は次式
■により表される。
Further, the Mueller matrix of reflection in sample 20 is expressed by the following equation (2).

また、PEM22のミューラ行列■は次の式で表される
Further, the Mueller matrix (■) of the PEM22 is expressed by the following formula.

また、検光子24のミューラ行列■は次の式で表される
Further, the Mueller matrix (■) of the analyzer 24 is expressed by the following formula.

よって、PM26による検出出力Iは前記同様の演算に
より次式により表される。
Therefore, the detection output I from the PM 26 is expressed by the following equation using the same calculation as described above.

I=[1+cosδ−(sin2φ”cosΔ・cos
2φ+5in2ψ・sinΔ・5in2φ) 十sin
δ・cos2ψコ・1/4ここで、第6図より明らかな
ように、 2ψ=2ε+90”であるから、規格化された信号は、 a (ω)  =cos2ψ= −5in2 ea (
2ω) =sin2ψ・cos(2φ−Δ)= cos
2ε・cos(2φ−Δ) となる。
I=[1+cosδ−(sin2φ”cosΔ・cos
2φ+5in2ψ・sinΔ・5in2φ) 10 sin
δ・cos2ψko・1/4 Here, as is clear from Fig. 6, since 2ψ=2ε+90'', the normalized signal is a (ω) = cos2ψ= −5in2 ea (
2ω) = sin2ψ・cos(2φ−Δ)= cos
2ε·cos(2φ−Δ).

以上の結果より、楕円率角ε、方位角φ゛光角は次の式
により表されることになる。
From the above results, the ellipticity angle ε, the azimuth angle φ, and the optical angle are expressed by the following equations.

ε = 1/2−sin−” (−a(ω))=45≦
ε≦45  (deg) 旋 φ°ミφ−Δ/2 = 1/2・cos−” (a(2ω)/cos2 ε
)θ  =−Δ/2 = 172−coS−’ (a(2ω)/cos2ε)
−φこのように本実施例にかかるエリプソメータによれ
ば、旋光角のみならず、カー楕円率をも同時に測定する
ことが可能となる。
ε = 1/2-sin-” (-a(ω)) = 45≦
ε≦45 (deg) rotation φ°miφ−Δ/2 = 1/2・cos−” (a(2ω)/cos2 ε
) θ = -Δ/2 = 172-coS-' (a(2ω)/cos2ε)
-φ Thus, according to the ellipsometer according to this embodiment, it is possible to simultaneously measure not only the angle of optical rotation but also the Kerr ellipticity.

しかも、サンプル及び測定目的に応じてコンピュータ2
8を操作し、透過光測定モード、第一反射光測定モード
、第二反射光測定モードの各モードを設定し、ポーラー
カー配置、ロンジィテューディナルカー配置、ファラデ
ー配置のサンプルより各種データを得ることができる。
Moreover, depending on the sample and measurement purpose, the computer
8, set each mode of transmitted light measurement mode, first reflected light measurement mode, and second reflected light measurement mode, and obtain various data from samples of polar car arrangement, longy tudynar car arrangement, and Faraday arrangement. be able to.

[発明の効果コ 以上説明したように本出願の請求項1記載の磁場掃引エ
リプソメータによれば゛、サンプルに磁場をかけた状態
で偏光状態を測定することで、カー効果或いはファラデ
ー効果の影響による旋光角のみならず、カー楕円率も同
時に測定することが可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the magnetic field sweep ellipsometer according to claim 1 of the present application, by measuring the polarization state with a magnetic field applied to the sample, it is possible to eliminate the influence of the Kerr effect or Faraday effect. It becomes possible to measure not only the angle of optical rotation but also the Kerr ellipticity at the same time.

また、請求項2記載のエリプソメータによれば、サンプ
ルを各種配置で載置し、それぞれについてデータを得る
ことができるので、汎用性を大幅に向上させることがで
きる。
Further, according to the ellipsometer according to the second aspect, since samples can be placed in various arrangements and data can be obtained for each arrangement, versatility can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例にかかる磁場掃引エリプソメ
ータの概略構成の説明図、 第2図は第1図に示したエリプソメータのサンプルステ
ージの説明図、 第3図〜第5図は第1図に示したエリプソメータによる
サンプルと磁場掃引部の関係の説明図、第6図は第1図
に示したエリプソメータによる偏光状態を示す説明図で
ある。  0 2 4 2 出光系 サンプルステージ 受光系 磁場掃引部
FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a magnetic field sweep ellipsometer according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a sample stage of the ellipsometer shown in FIG. 1, and FIGS. FIG. 6 is an explanatory diagram of the relationship between the sample and the magnetic field sweeping section using the ellipsometer shown in the figure, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the polarization state using the ellipsometer shown in FIG. 0 2 4 2 Light output system sample stage Light reception system Magnetic field sweep section

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)特定方位の直線偏光を出射可能な出光系と、サン
プルを載置し、前記出光系よりの入射光をサンプルへ透
過ないし反射させるサンプルステージと、 前記サンプルからの透過光ないし反射光より楕円偏光の
データを得ることのできる受光系と、を含み、前記サン
プルステージに、サンプルに磁場を掃引可能な磁場掃引
部を備えたことを特徴とする磁場掃引エリプソメータ。
(1) A light output system capable of emitting linearly polarized light in a specific direction; a sample stage on which a sample is placed; and a sample stage that transmits or reflects incident light from the light output system to the sample; 1. A magnetic field sweeping ellipsometer, comprising: a light receiving system capable of obtaining data on elliptically polarized light; and the sample stage is equipped with a magnetic field sweeping unit capable of sweeping a magnetic field across the sample.
(2)請求項1記載のエリプソメータにおいて、前記サ
ンプルステージは、磁場に対しサンプルがポーラーカー
配置とロンジィテューディナルカー配置及びファラデー
配置を取り得ることを特徴とする磁場掃引エリプソメー
タ。
(2) The magnetic field sweeping ellipsometer according to claim 1, wherein the sample stage allows the sample to take a polar Kerr configuration, a longitudinal Kerr configuration, or a Faraday configuration with respect to the magnetic field.
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