JPH0678892B2 - 被膜厚さ測定器 - Google Patents
被膜厚さ測定器Info
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- JPH0678892B2 JPH0678892B2 JP1306757A JP30675789A JPH0678892B2 JP H0678892 B2 JPH0678892 B2 JP H0678892B2 JP 1306757 A JP1306757 A JP 1306757A JP 30675789 A JP30675789 A JP 30675789A JP H0678892 B2 JPH0678892 B2 JP H0678892B2
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- film thickness
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- angle
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N21/211—Ellipsometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0641—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of polarization
- G01B11/065—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of polarization using one or more discrete wavelengths
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は基材上のクロム層の上の酸化クロム被膜の厚さ
を測定する被膜厚さ測定器及びこのような層の厚さをこ
の測定器を使用して測定する方法に関する。
を測定する被膜厚さ測定器及びこのような層の厚さをこ
の測定器を使用して測定する方法に関する。
本発明を要約すれば、基材上のクロム層の上の酸化クロ
ム被膜の厚さを測定する被膜厚さ測定器は、直線偏光光
を発生する光源（17）、酸化クロム被膜を通して反射さ
れた楕円偏光光を複数の光束（20、21）に分割する手段
（19）、各光束の強度検出器（22、23）、及び測定され
た強度から酸化クロム被膜の厚さを計算する手段（24）
を備える。装置及び計算を簡単にするため、分割手段
は、反射された楕円偏光光を互いに既知の角度で偏光さ
れた２つの部分光束（20、21）に分割するように配さ
れ、そして計算手段は２つの部分光束の測定された強度
から楕円率を計算し更に楕円率より厚さを計算する。
ム被膜の厚さを測定する被膜厚さ測定器は、直線偏光光
を発生する光源（17）、酸化クロム被膜を通して反射さ
れた楕円偏光光を複数の光束（20、21）に分割する手段
（19）、各光束の強度検出器（22、23）、及び測定され
た強度から酸化クロム被膜の厚さを計算する手段（24）
を備える。装置及び計算を簡単にするため、分割手段
は、反射された楕円偏光光を互いに既知の角度で偏光さ
れた２つの部分光束（20、21）に分割するように配さ
れ、そして計算手段は２つの部分光束の測定された強度
から楕円率を計算し更に楕円率より厚さを計算する。
偏光解析法の原理に基づいた被膜厚さ測定器が、EP−Ａ
−249235から公知である。この測定器は、直線偏光光を
発生する光源、被膜を通して反射された楕円偏光光を多
数の光束に分割する固定分割手段、各光束の強度を測定
する測定装置、及び測定された強度から被膜の厚さを計
算する計算手段を備える。
−249235から公知である。この測定器は、直線偏光光を
発生する光源、被膜を通して反射された楕円偏光光を多
数の光束に分割する固定分割手段、各光束の強度を測定
する測定装置、及び測定された強度から被膜の厚さを計
算する計算手段を備える。
この測定器の使用において、直線偏光の入射光束が測定
すべき被膜上に向けられる。入射光束と反射光束とを通
る入射面に平行な偏光方向を有する入射光束の部分は、
入射面に直角な方向を有する光束の部分とは位相及び振
幅双方とも異なって反射される。その結果、反射された
光束は一般に楕円偏光となる。これは、反射された光束
の方向に垂直な面における電場強度が楕円を描くことを
意味する。平行方向及び直角方向における複素振幅の反
射係数の間の比rp／rsは被膜の厚さの測定基準となる。
この比は、関係式 rp／rs＝tanψ exp ｊΔ を使用し、ψとΔ及び１つの強度を測定することにより
測定される。この式において、ψは方位角であり、また
角度Δは楕円率として知られる楕円の長軸と短軸との比
から計算される。
すべき被膜上に向けられる。入射光束と反射光束とを通
る入射面に平行な偏光方向を有する入射光束の部分は、
入射面に直角な方向を有する光束の部分とは位相及び振
幅双方とも異なって反射される。その結果、反射された
光束は一般に楕円偏光となる。これは、反射された光束
の方向に垂直な面における電場強度が楕円を描くことを
意味する。平行方向及び直角方向における複素振幅の反
射係数の間の比rp／rsは被膜の厚さの測定基準となる。
この比は、関係式 rp／rs＝tanψ exp ｊΔ を使用し、ψとΔ及び１つの強度を測定することにより
測定される。この式において、ψは方位角であり、また
角度Δは楕円率として知られる楕円の長軸と短軸との比
から計算される。
EP−Ａ−249235の測定器においては、分割手段として半
透明の鏡を使用して反射光束を少なくも３つの部分光束
に分割することにより測定が行なわれる。部分光束は、
それぞれ異なる偏光角を有するアナライザーにより監視
される。偏光の３方向の各々における部分光束の強度
は、光検出器のような目的に適した測定装置を使用して
測定される。
透明の鏡を使用して反射光束を少なくも３つの部分光束
に分割することにより測定が行なわれる。部分光束は、
それぞれ異なる偏光角を有するアナライザーにより監視
される。偏光の３方向の各々における部分光束の強度
は、光検出器のような目的に適した測定装置を使用して
測定される。
偏光の異なった方向の３つの強度の比から計算手段を使
用して方位角及び楕円の楕円率を計算できる。これらか
ら、上述の式を使用して反射する被膜の厚さを得ること
ができる。
用して方位角及び楕円の楕円率を計算できる。これらか
ら、上述の式を使用して反射する被膜の厚さを得ること
ができる。
この公知の装置の不便な点は、必要とされる光学システ
ムが比較的複雑であること及び光学的調整についての要
求度が大きいことである。これは、例えば被覆鋼板の生
産環境において特に不便な点である。別の不具合な点
は、正確な厚さ測定に対して使用される構成要素の光学
特性を正確に知らねばならないことである。半透明鏡は
入射光束及び反射光束の双方の偏光方向に影響するの
で、特に半透明鏡にこの不具合な点が生ずる。これは楕
円決定に際の誤差を生ずる。別の不具合点は、反射する
被膜の厚さを得るために多数の計算を行わねばならない
点である。
ムが比較的複雑であること及び光学的調整についての要
求度が大きいことである。これは、例えば被覆鋼板の生
産環境において特に不便な点である。別の不具合な点
は、正確な厚さ測定に対して使用される構成要素の光学
特性を正確に知らねばならないことである。半透明鏡は
入射光束及び反射光束の双方の偏光方向に影響するの
で、特に半透明鏡にこの不具合な点が生ずる。これは楕
円決定に際の誤差を生ずる。別の不具合点は、反射する
被膜の厚さを得るために多数の計算を行わねばならない
点である。
偏光ビームスプリッターを備えた厚さ測定器は、EP−Ａ
−278577から公知である。これは基材上の蛋白質被膜の
厚さを測定するための被膜厚さ測定器について記載して
いる。記載されたこの被膜厚さ測定器においては、入射
光束はブリースター角で蛋白質被膜上に入射し、反射光
束は偏光ビームスプリッターにより平行部分光束Rp及び
垂直部分光束Rsに分割される。
−278577から公知である。これは基材上の蛋白質被膜の
厚さを測定するための被膜厚さ測定器について記載して
いる。記載されたこの被膜厚さ測定器においては、入射
光束はブリースター角で蛋白質被膜上に入射し、反射光
束は偏光ビームスプリッターにより平行部分光束Rp及び
垂直部分光束Rsに分割される。
従って、この被膜厚さ測定器は方位角ψについての情報
を与えるだけであって酸化クロム被膜の厚さを測定する
には不適である。
を与えるだけであって酸化クロム被膜の厚さを測定する
には不適である。
上記出願により公式 Ｍ＝（Rs−mRp）／（Rs＋mRp） を使用すればＭは計算でき、Ｍは被膜厚さを示す尺度で
ある。記載された被膜厚さ測定器は、例えば光が測定さ
れる被膜に到達するために吸収性基材を通過しなければ
ならない結果として、入射光束と反射光束との強度が変
わるときの使用に対して特に意図されたものである。記
載された被膜厚さ測定器における入射角としてのブリー
スター角は真の（true）屈折率を有する基材層に対して
十分なだけである。クロム上の酸化クロム被膜の場合
は、クロムは複素屈折率を有するので、ブリースター角
は決められない。
ある。記載された被膜厚さ測定器は、例えば光が測定さ
れる被膜に到達するために吸収性基材を通過しなければ
ならない結果として、入射光束と反射光束との強度が変
わるときの使用に対して特に意図されたものである。記
載された被膜厚さ測定器における入射角としてのブリー
スター角は真の（true）屈折率を有する基材層に対して
十分なだけである。クロム上の酸化クロム被膜の場合
は、クロムは複素屈折率を有するので、ブリースター角
は決められない。
本発明の目的は、基材上のクロム層の上の酸化クロム被
膜厚さの測定に特に適した簡単な被膜厚さ測定器を提供
することである。
膜厚さの測定に特に適した簡単な被膜厚さ測定器を提供
することである。
本発明の別の目的は、生産環境下における使用に特に適
した被膜厚さ測定器を提供することである。
した被膜厚さ測定器を提供することである。
本発明は、基材上のクロム層の上の酸化クロム被膜の厚
さを測定する被膜厚さ測定器であって、直線偏光光を発
生しこの偏光光を酸化クロム被膜上に向けるための光源
と、酸化クロム被膜を通って反射した楕円偏光光を互い
に予め定められた角度で偏光する２つの部分光束に分割
する分割手段と、部分光束の各々の強度を測定する検出
手段と、２つの部分光束の測定された強度から反射され
た偏光の楕円率を計算しそして楕円率から被膜厚さを計
算するように適合し且つ調整された計算手段を具備する
被膜厚さ測定器を提供する。基材は、鋼、クロム又はそ
の他の材料とすることができる。
さを測定する被膜厚さ測定器であって、直線偏光光を発
生しこの偏光光を酸化クロム被膜上に向けるための光源
と、酸化クロム被膜を通って反射した楕円偏光光を互い
に予め定められた角度で偏光する２つの部分光束に分割
する分割手段と、部分光束の各々の強度を測定する検出
手段と、２つの部分光束の測定された強度から反射され
た偏光の楕円率を計算しそして楕円率から被膜厚さを計
算するように適合し且つ調整された計算手段を具備する
被膜厚さ測定器を提供する。基材は、鋼、クロム又はそ
の他の材料とすることができる。
驚くべきことに、通常の被膜厚さに対しては、直線偏光
光のある一定の入射角範囲内で直線偏光光を入射させク
ロム上の酸化クロム被膜から直線偏光光を反射させ場合
は、反射光の方位角ψ、従って楕円の長軸の角度は入射
面に関して一定であることが試験により見出だされた。
入射角とは、直線偏光光束と基材の垂直との成す角度で
ある。一定旦つ既知の方位角ψを用い、反射された光束
を互いに既知の角度で偏光された２つの部分光束に分割
しそして各部分光束の強度を測定することにより角度Δ
を完全に決定することができる。２つの測定された強度
から角度Δを計算できる。測定すべき被膜の厚さはこの
方法で決定された楕円の知られた楕円率から直接決定す
ることができる。
光のある一定の入射角範囲内で直線偏光光を入射させク
ロム上の酸化クロム被膜から直線偏光光を反射させ場合
は、反射光の方位角ψ、従って楕円の長軸の角度は入射
面に関して一定であることが試験により見出だされた。
入射角とは、直線偏光光束と基材の垂直との成す角度で
ある。一定旦つ既知の方位角ψを用い、反射された光束
を互いに既知の角度で偏光された２つの部分光束に分割
しそして各部分光束の強度を測定することにより角度Δ
を完全に決定することができる。２つの測定された強度
から角度Δを計算できる。測定すべき被膜の厚さはこの
方法で決定された楕円の知られた楕円率から直接決定す
ることができる。
EP−Ａ−75689は試料から反射された光束が偏光ビーム
スプリッターを通過するような測光偏光計を記載してい
る。分割された反射光束はそれぞれ光束の垂直偏光部分
及び平行偏光部分用の検出器に行く。検出器の出力が試
料についての情報を得るために使用される。得られる情
報は試料の被膜の生長に関係する。光束の垂直及び平行
の偏光部分からは角度ψが計算できるだけである。クロ
ム上の酸化クロムの場合は、角度が実際上一定であるこ
とが見出だされた。従って上記の特許出願に記載された
装置は酸化クロム層の厚さの決定には不適当である。層
の厚さ測定に応用するときは、反射光束の偏光の楕円率
を計算するために、正規化のための入射光束の強度測定
も又含まれる。これは、３つの光束が測定され計算に使
用されることを意味する。
スプリッターを通過するような測光偏光計を記載してい
る。分割された反射光束はそれぞれ光束の垂直偏光部分
及び平行偏光部分用の検出器に行く。検出器の出力が試
料についての情報を得るために使用される。得られる情
報は試料の被膜の生長に関係する。光束の垂直及び平行
の偏光部分からは角度ψが計算できるだけである。クロ
ム上の酸化クロムの場合は、角度が実際上一定であるこ
とが見出だされた。従って上記の特許出願に記載された
装置は酸化クロム層の厚さの決定には不適当である。層
の厚さ測定に応用するときは、反射光束の偏光の楕円率
を計算するために、正規化のための入射光束の強度測定
も又含まれる。これは、３つの光束が測定され計算に使
用されることを意味する。
前記予め定められた角度は90゜であることが好ましく、
更に分割手段は、反射光束を長軸の方向に偏光された部
分光束と短軸の方向に偏光された部分光束とに分割する
ことが特に好ましい。この特別の場合には、測定された
強度間の比から楕円率を計算することが簡単である。
更に分割手段は、反射光束を長軸の方向に偏光された部
分光束と短軸の方向に偏光された部分光束とに分割する
ことが特に好ましい。この特別の場合には、測定された
強度間の比から楕円率を計算することが簡単である。
特に単純であり且つ生産環境における使用に特に適合し
た測定器は、分割手段が「偏光ビームスプリッター」を
備えた本発明による被膜厚さ測定器である。本発明の発
見により、楕円が方位角ψの状態にあるところの方位角
ψは一定でありそして広範囲な一定入射角度内にあるこ
とが知られた。既知の方位角ψにより、偏光ビームスプ
リッターを、これから出ていく２つの部分光束が楕円の
２つの主軸に沿った電場成分になるように位置付けるこ
とができる。
た測定器は、分割手段が「偏光ビームスプリッター」を
備えた本発明による被膜厚さ測定器である。本発明の発
見により、楕円が方位角ψの状態にあるところの方位角
ψは一定でありそして広範囲な一定入射角度内にあるこ
とが知られた。既知の方位角ψにより、偏光ビームスプ
リッターを、これから出ていく２つの部分光束が楕円の
２つの主軸に沿った電場成分になるように位置付けるこ
とができる。
計算手段は、このようにして本発明により、測定された
強度から楕円率の計算に使用される既知で一定の方位角
に関する固定データを好ましくは有する。
強度から楕円率の計算に使用される既知で一定の方位角
に関する固定データを好ましくは有する。
本発明による被膜厚さ測定器は、互いに既知の角度で偏
光された２つの光束の位相を一緒に変更するための補償
板を有することが好ましい。この実施例は、角度Δが90
゜の領域にあるような場合の被膜の厚さの測定に特に適
している。
光された２つの光束の位相を一緒に変更するための補償
板を有することが好ましい。この実施例は、角度Δが90
゜の領域にあるような場合の被膜の厚さの測定に特に適
している。
実際上、直線偏光光が基材の垂直と約60゜の角度で基材
と交差するように光源が設定された本発明の被膜厚さ測
定器において良い結果が得られた。ある限度内におい
て、被膜厚さ測定器の感度は、入射光束と基材の垂直と
の成す角度、即ち入射角の増加と共に向上する。角度ψ
はかなりの入射角範囲にわたり一定であることが見出だ
されている。０゜から約70゜の範囲で、ψは極めて僅か
しか変化せず、約40゜である。しかし、被膜の厚さに対
するΔの感度は入射角と共に変化し、入射角約60゜で実
際上最適であることが見出だされている。光源と分割手
段とは基材面の近くに設定しなければならないので、角
度の大きいことは具合が悪い。もし基材が動いているス
トリップである場合には、光源と分割手段とは傷付けら
れ易い。傷付けられ易さ、操作の信頼性及び感度の間の
良好な妥協結果は約60゜、例えば50゜から70゜の角度に
おいて見出だされた。クロム上の酸化クロム層の厚さを
測定するという実際的な目的のため、角度はこの範囲内
の一定値である。
と交差するように光源が設定された本発明の被膜厚さ測
定器において良い結果が得られた。ある限度内におい
て、被膜厚さ測定器の感度は、入射光束と基材の垂直と
の成す角度、即ち入射角の増加と共に向上する。角度ψ
はかなりの入射角範囲にわたり一定であることが見出だ
されている。０゜から約70゜の範囲で、ψは極めて僅か
しか変化せず、約40゜である。しかし、被膜の厚さに対
するΔの感度は入射角と共に変化し、入射角約60゜で実
際上最適であることが見出だされている。光源と分割手
段とは基材面の近くに設定しなければならないので、角
度の大きいことは具合が悪い。もし基材が動いているス
トリップである場合には、光源と分割手段とは傷付けら
れ易い。傷付けられ易さ、操作の信頼性及び感度の間の
良好な妥協結果は約60゜、例えば50゜から70゜の角度に
おいて見出だされた。クロム上の酸化クロム層の厚さを
測定するという実際的な目的のため、角度はこの範囲内
の一定値である。
被膜厚さ測定器の感度は、光源が波長633〜254nmの光を
送るに適したものであるときに良好である。波長が短く
なると被膜厚さ測定器の感度が増加するので、実際上達
成し得る出来るだけ短い波長を選ぶことが好ましい。
送るに適したものであるときに良好である。波長が短く
なると被膜厚さ測定器の感度が増加するので、実際上達
成し得る出来るだけ短い波長を選ぶことが好ましい。
被膜厚さ測定器が入射光の入射角を一定に保つ支持手段
を備えるならば、そして特にその支持手段が基材上に光
源を支持するローラー、例えば動いている基材に直接接
触しているローラーから成るならば、被膜厚さ測定器の
精度は更に向上する。被膜厚さ測定器の感度は、入射光
束と基材の垂線との成す入射角に依存する。この結果、
測定される厚さも又入射角の変化に依存する。光源の支
持により、入射光束に関する基材の位置は完全に一定と
され、従って入射角も一定とされる。
を備えるならば、そして特にその支持手段が基材上に光
源を支持するローラー、例えば動いている基材に直接接
触しているローラーから成るならば、被膜厚さ測定器の
精度は更に向上する。被膜厚さ測定器の感度は、入射光
束と基材の垂線との成す入射角に依存する。この結果、
測定される厚さも又入射角の変化に依存する。光源の支
持により、入射光束に関する基材の位置は完全に一定と
され、従って入射角も一定とされる。
ここに述べられた酸化クロム被膜は純粋な酸化クロム被
膜には限られず、クロムめっきされた鋼上に生ずるよう
な酸化クロムを本質的に含有する被膜も含む。このよう
な酸化クロムは水酸化クロム、不純物及び微孔も含む。
膜には限られず、クロムめっきされた鋼上に生ずるよう
な酸化クロムを本質的に含有する被膜も含む。このよう
な酸化クロムは水酸化クロム、不純物及び微孔も含む。
実際上、このようなクロム層に対する被膜厚さ測定器の
精度は、測定器が計算厚さを基材の単位面積当たりの酸
化クロムの絶対量に調整する調整手段を備えるならば向
上することが見出だされた。AAS/測光法のような化学的
絶対測定法を使用して、酸化クロム被膜単位面積当たり
のクロム量が測定された。この方法で得られた結果から
被膜厚さを計算し、更に調整手段を使用して被膜厚さ測
定器からの計算値との対応を行う。
精度は、測定器が計算厚さを基材の単位面積当たりの酸
化クロムの絶対量に調整する調整手段を備えるならば向
上することが見出だされた。AAS/測光法のような化学的
絶対測定法を使用して、酸化クロム被膜単位面積当たり
のクロム量が測定された。この方法で得られた結果から
被膜厚さを計算し、更に調整手段を使用して被膜厚さ測
定器からの計算値との対応を行う。
本発明の実施例を添付図面を参照し説明する。ただし、
この実施例は例示のためのものであり本発明を限定する
ものではない。
この実施例は例示のためのものであり本発明を限定する
ものではない。
第１図はクロムめっきされた鋼板の断面図である。第１
図において、１はシート上の空気、２は厚さを測定すべ
き酸化クロム、３はクロム層、及び４は鋼の基材であ
る。鋼ストリップへの電解クロムめっき中、鋼の上には
クロム被膜が析出されるが、鋼とは反対側のクロム層の
表面には本質的に酸化クロムだけでなく水酸化クロム、
不純物及び微孔をも含んだ被膜が形成される。この説明
においては酸化クロム被膜は実際に形成された１つの被
膜とする。
図において、１はシート上の空気、２は厚さを測定すべ
き酸化クロム、３はクロム層、及び４は鋼の基材であ
る。鋼ストリップへの電解クロムめっき中、鋼の上には
クロム被膜が析出されるが、鋼とは反対側のクロム層の
表面には本質的に酸化クロムだけでなく水酸化クロム、
不純物及び微孔をも含んだ被膜が形成される。この説明
においては酸化クロム被膜は実際に形成された１つの被
膜とする。
光束は、基材の垂線６と角度ａを成してクロムめっき鋼
板の表面に当たる。この光束の一部は同じ角度ａで光束
７として反射される。光束６の一部は境界面１−２にお
いて屈折し屈折した光束８として酸化クロム被膜内に入
る。屈折した光束８の一部は境界面２−３において反射
され光束９として境界面１−２に戻る。引き続き、光束
９は境界面１−２で再び部分的に光束10として反射さ
れ、又部分的に光束11として酸化クロム被膜から出て行
く。総ての光束はここに説明された過程に従って反射光
束を形成し酸化クロム表面から出て行く。
板の表面に当たる。この光束の一部は同じ角度ａで光束
７として反射される。光束６の一部は境界面１−２にお
いて屈折し屈折した光束８として酸化クロム被膜内に入
る。屈折した光束８の一部は境界面２−３において反射
され光束９として境界面１−２に戻る。引き続き、光束
９は境界面１−２で再び部分的に光束10として反射さ
れ、又部分的に光束11として酸化クロム被膜から出て行
く。総ての光束はここに説明された過程に従って反射光
束を形成し酸化クロム表面から出て行く。
第２図はクロムめっきストリップ16の表面の垂線15と角
度ａを成す入射光束５を示す。光束５はヘリウムネオン
レーザー17により発生させられる。ベクトルEiは入射光
束の偏光の方向を示す。ベクトルEiは成分EpiとEsiとに
分解される。成分Epiは入射光束５と反射光束18とを含
む入射面と平行であり、成分Esiは入射面に垂直であ
る。
度ａを成す入射光束５を示す。光束５はヘリウムネオン
レーザー17により発生させられる。ベクトルEiは入射光
束の偏光の方向を示す。ベクトルEiは成分EpiとEsiとに
分解される。成分Epiは入射光束５と反射光束18とを含
む入射面と平行であり、成分Esiは入射面に垂直であ
る。
入射面と平行な方向はｐ方向と呼ばれ、入射面に垂直な
方向はｓ方向と呼ばれる。EpiとEsiとが同じ大きさにな
るようにベクトルEiとその成分Epiとの成す角度ｂを45
゜に選定するのが一般に好ましい。クロムめっきストリ
ップ16上の酸化クロム被膜を通って反射された光束18は
楕円偏光される。反射光の電場ベクトルEtの末端は反射
光束と直交する平面内で楕円を描く。
方向はｓ方向と呼ばれる。EpiとEsiとが同じ大きさにな
るようにベクトルEiとその成分Epiとの成す角度ｂを45
゜に選定するのが一般に好ましい。クロムめっきストリ
ップ16上の酸化クロム被膜を通って反射された光束18は
楕円偏光される。反射光の電場ベクトルEtの末端は反射
光束と直交する平面内で楕円を描く。
電場ベクトルEtはEptで示されたｐ方向の大きさ、及びE
stで示されたｓ方向の大きさを持つ。
stで示されたｓ方向の大きさを持つ。
ここで、関係式 Ept/Est＝rs＝tanψ exp ｊΔ を適用する。反射光束を生ずる酸化クロム被膜２の厚さ
は楕円率の大きさψとΔとから誘導できる。驚くべきこ
とに、クロム／酸化クロムの組み合わせに対して、方位
角ψは酸化クロム被膜の厚さと関係なくほぼ一定で約40
゜であること、並びに楕円の楕円率、即ち短軸と長軸と
の比は酸化クロム被膜の厚さと共に変化することが見出
だされた。方位角ψは約40゜と一定であるので、楕円の
長軸により形成されるｓ方向の楕円角も又一定で約40゜
である。
は楕円率の大きさψとΔとから誘導できる。驚くべきこ
とに、クロム／酸化クロムの組み合わせに対して、方位
角ψは酸化クロム被膜の厚さと関係なくほぼ一定で約40
゜であること、並びに楕円の楕円率、即ち短軸と長軸と
の比は酸化クロム被膜の厚さと共に変化することが見出
だされた。方位角ψは約40゜と一定であるので、楕円の
長軸により形成されるｓ方向の楕円角も又一定で約40゜
である。
従って、厚さ測定器の選定された機械的設定に応じ、方
位角ψを約45゜の一定となるように光束５の偏光を選ぶ
ことが可能である。
位角ψを約45゜の一定となるように光束５の偏光を選ぶ
ことが可能である。
短軸と長軸との比は、楕円角約45゜に置かれた偏光ビー
ムスプリッター19上に反射光束が来るようにすることに
よって決定される。角度Δがπ/2ラジアンの範囲内にあ
る被膜を測定する場合には、短軸は比較的長い。被膜厚
さ測定器の感度維持のため、被膜厚さ測定器には設定量
により角度Δを変化させる補償板14が備えられる。偏光
ビームスプリッターから出る２つの光束20及び21の各々
の強度は、光検出器22及び23を使用して測定される。
ムスプリッター19上に反射光束が来るようにすることに
よって決定される。角度Δがπ/2ラジアンの範囲内にあ
る被膜を測定する場合には、短軸は比較的長い。被膜厚
さ測定器の感度維持のため、被膜厚さ測定器には設定量
により角度Δを変化させる補償板14が備えられる。偏光
ビームスプリッターから出る２つの光束20及び21の各々
の強度は、光検出器22及び23を使用して測定される。
光検出器22及び23の各々の出力は計算ユニット24に伝え
られる。計算ユニットは、測定された２つの強度の商の
平行根を求めることにより楕円の長軸と楕円の短軸との
比ｑを計算する。幾つかの実際上の限度内では、比ｑは
一次式 ｑ＝Ａ−Bd に従い、酸化クロム被膜の厚さｄと関係する。定数Ａ及
びＢは絶対測定法により決定される。AAS/光度測定法が
適当な絶対測定法であることが見出だされた。
られる。計算ユニットは、測定された２つの強度の商の
平行根を求めることにより楕円の長軸と楕円の短軸との
比ｑを計算する。幾つかの実際上の限度内では、比ｑは
一次式 ｑ＝Ａ−Bd に従い、酸化クロム被膜の厚さｄと関係する。定数Ａ及
びＢは絶対測定法により決定される。AAS/光度測定法が
適当な絶対測定法であることが見出だされた。
計算ユニット24は、事実上既に酸化クロム被膜からの反
射についての一定の方位角ψに関係した固定データを含
んでいるので、ψを別に測定する必要が無く、２つの検
出器22、23の出力からだけで偏光の楕円率を計算するこ
とが可能である。入射光束の強度の測定は不必要であ
る。このようにして測定及び計算はいずれも簡単にな
る。
射についての一定の方位角ψに関係した固定データを含
んでいるので、ψを別に測定する必要が無く、２つの検
出器22、23の出力からだけで偏光の楕円率を計算するこ
とが可能である。入射光束の強度の測定は不必要であ
る。このようにして測定及び計算はいずれも簡単にな
る。
被膜厚さ測定器は、酸化クロム被膜の連続測定及び自動
システ内の測定ユニットとして特に適している。鋼のス
トリップ上の全クロム量に対しては蛍光Ｘ線装置を使用
できる。実際上、クロム層の厚さは約10nmであり、酸化
クロム被膜の厚さは2nmと4nmの間である。
システ内の測定ユニットとして特に適している。鋼のス
トリップ上の全クロム量に対しては蛍光Ｘ線装置を使用
できる。実際上、クロム層の厚さは約10nmであり、酸化
クロム被膜の厚さは2nmと4nmの間である。
本発明の主名と口調及び実施態様につき説明すれば次の
通りである。
通りである。
1.基材（４）上のクロム層（３）の上の酸化クロム被膜
の厚さを測定する被膜厚さ測定器であって、 直線偏光光を発生する光源（17）と、 酸化クロム被膜を通して反射された楕円偏光光を複数の
部分光束に分割する分割手段（19）と、 部分光束の各々の強度を測定する検出手段（22、23）
と、 測定された強度から酸化クロム被膜の厚さを計算する手
段（24）を具備して成り、 分割手段（19）は、反射された楕円偏光光（18）を互い
に予め定められた角度で偏光された２つの部分光束（2
0、21）に分割するのに適し、そして 計算手段（24）は２つの部分光束の測定された強度から
偏光の楕円率を計算しそして楕円率から厚さを計算する
のに適していることを特徴とする被膜厚さ測定器。
の厚さを測定する被膜厚さ測定器であって、 直線偏光光を発生する光源（17）と、 酸化クロム被膜を通して反射された楕円偏光光を複数の
部分光束に分割する分割手段（19）と、 部分光束の各々の強度を測定する検出手段（22、23）
と、 測定された強度から酸化クロム被膜の厚さを計算する手
段（24）を具備して成り、 分割手段（19）は、反射された楕円偏光光（18）を互い
に予め定められた角度で偏光された２つの部分光束（2
0、21）に分割するのに適し、そして 計算手段（24）は２つの部分光束の測定された強度から
偏光の楕円率を計算しそして楕円率から厚さを計算する
のに適していることを特徴とする被膜厚さ測定器。
2.前記予め定められた角度は90゜である上記１に記載の
被膜厚さ測定器。
被膜厚さ測定器。
3.分割手段（19）は、偏光楕円の長軸方向に偏光された
前記部分光束と、短軸方向に偏光された前記部分光束と
に分割するのに適した上記２に記載の被膜厚さ測定器。
前記部分光束と、短軸方向に偏光された前記部分光束と
に分割するのに適した上記２に記載の被膜厚さ測定器。
4.前記計算手段は、楕円偏光光の一定方位角ψに関する
固定データを有し、このデータは部分光束の測定された
強度から楕円率を計算するのに用いられる上記１乃至３
のいずれかに記載の被膜厚さ測定器。
固定データを有し、このデータは部分光束の測定された
強度から楕円率を計算するのに用いられる上記１乃至３
のいずれかに記載の被膜厚さ測定器。
5.分割手段は偏光ビームスプリッター（19）から成る上
記１乃至４のいずれかに記載の被膜厚さ測定器。
記１乃至４のいずれかに記載の被膜厚さ測定器。
6.被膜厚さ測定器は、予め定められた角度において偏光
された２つの部分光束の位相を一緒に動かすための補償
板（14）を備えている上記１乃至５のいずれかに記載の
被膜厚さ測定器。
された２つの部分光束の位相を一緒に動かすための補償
板（14）を備えている上記１乃至５のいずれかに記載の
被膜厚さ測定器。
7.光源（17）は、直線偏光光（５）が基材の垂線と約60
゜の角度を成して基材に当たるように配置されている上
記１乃至６に記載の被膜厚さ測定器。
゜の角度を成して基材に当たるように配置されている上
記１乃至６に記載の被膜厚さ測定器。
8.光源（17）は、波長633nmから254nmの間の光を送るの
に適している上記１乃至７のいずれかに記載の被膜厚さ
測定器。
に適している上記１乃至７のいずれかに記載の被膜厚さ
測定器。
9.基材上の入射光の入射角を一定に維持する手段を備え
た上記１乃至８のいずれかに記載の被膜厚さ測定器。
た上記１乃至８のいずれかに記載の被膜厚さ測定器。
10.支持手段は光源を基材上に支持するための支持ロー
ラーから成る上記９に記載の被膜厚さ測定器。
ラーから成る上記９に記載の被膜厚さ測定器。
11.計算された厚さを基材の単位面積当たりの酸化クロ
ムの絶対量に調整する手段を備えている上記１乃至10の
いずれかに記載の被膜厚さ測定器。
ムの絶対量に調整する手段を備えている上記１乃至10の
いずれかに記載の被膜厚さ測定器。
12.上記１乃至11のいずれかに記載の測定器を使用する
酸化クロム被膜の厚さの測定方法。
酸化クロム被膜の厚さの測定方法。
第１図は薄い被膜上の光束の反射の図式的表示であり、
第２図は本発明による被膜厚さ測定器の図式的表示であ
る。 １……空気 ２……酸化クロム ３……クロム層 ４……基材 ６……基材の垂線 ５、７、８、９、10、11、18、20及び21……光束 14……補償板 16……クロムめっきストリップ 17……光源 19……偏光ビームスプリッター 22、23……光検出器 24……計算ユニット
第２図は本発明による被膜厚さ測定器の図式的表示であ
る。 １……空気 ２……酸化クロム ３……クロム層 ４……基材 ６……基材の垂線 ５、７、８、９、10、11、18、20及び21……光束 14……補償板 16……クロムめっきストリップ 17……光源 19……偏光ビームスプリッター 22、23……光検出器 24……計算ユニット
Claims (2)
- 【請求項１】基材（４）上のクロム層（３）の上の酸化
クロム被膜の厚さを測定する被膜厚さ測定器であって、 直線偏光光を発生する光源（17）と、 酸化クロム被膜を通して反射された楕円偏光光を複数の
部分光束に分割する分割手段（19）と、 部分光束の各々の強度を測定する検出手段（22、23）
と、 測定された強度から酸化クロム被膜の厚さを計算する手
段（24）を具備して成り、 分割手段（19）は、反射された楕円偏光光（18）を互い
に予め定められた角度で偏光された２つの部分光束（2
0、21）に分割するのに適し、そして 計算手段（24）は２つの部分光束の測定された強度から
偏光の楕円率を計算しそして楕円率から厚さを計算する
のに適していることを特徴とする被膜厚さ測定器。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の測定器を使用
する酸化クロム被膜の厚さの測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8802920 | 1988-11-28 | ||
| NL8802920A NL8802920A (nl) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | Laagdiktemeter. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02263105A JPH02263105A (ja) | 1990-10-25 |
| JPH0678892B2 true JPH0678892B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=19853294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1306757A Expired - Lifetime JPH0678892B2 (ja) | 1988-11-28 | 1989-11-28 | 被膜厚さ測定器 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5170049A (ja) |
| EP (1) | EP0371550B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0678892B2 (ja) |
| AT (1) | ATE99046T1 (ja) |
| AU (1) | AU629265B2 (ja) |
| CA (1) | CA2003983C (ja) |
| DE (1) | DE68911659T2 (ja) |
| ES (1) | ES2047108T3 (ja) |
| MX (1) | MX172398B (ja) |
| NL (1) | NL8802920A (ja) |
| TR (1) | TR26149A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| ES2076083B1 (es) * | 1993-06-04 | 1996-06-01 | Fuesca Sl | Aparato y metodo de medida y control de la densidad de reticulacion de los tratamientos en caliente y frio del vidrio aligerado. |
| US5650610A (en) * | 1995-03-15 | 1997-07-22 | National Research Council Of Canada | Apparatus and method for remote detection of ice or other birefringent material on a surface |
| US5557399A (en) * | 1995-03-22 | 1996-09-17 | Zygo Corporation | Optical gap measuring apparatus and method |
| CN1131741A (zh) * | 1995-03-22 | 1996-09-25 | 载歌公司 | 光学间隙测量装置和方法 |
| US5953125A (en) * | 1995-09-01 | 1999-09-14 | Zygo Corporation | Optical gap measuring apparatus and method |
| US6483580B1 (en) | 1998-03-06 | 2002-11-19 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Spectroscopic scatterometer system |
| JP3893868B2 (ja) * | 2000-10-11 | 2007-03-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 電界効果トランジスタの製造方法、並びに、半導体デバイスの製造方法及びその装置 |
| US6908774B2 (en) * | 2002-08-12 | 2005-06-21 | S.O. I. Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. | Method and apparatus for adjusting the thickness of a thin layer of semiconductor material |
| EP1619465A1 (en) * | 2004-07-19 | 2006-01-25 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Optical monitoring apparatus and method of monitoring optical coatings |
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| US7370525B1 (en) | 2006-10-31 | 2008-05-13 | Swan International Sensors Pty. Ltd. | Inflight ice detection system |
| AT504136B1 (de) * | 2006-12-29 | 2008-03-15 | Univ Linz | Verfahren zur bestimmung der dicke einer metallisierungsschicht auf einer polymerfolie |
| CN100470193C (zh) * | 2007-06-08 | 2009-03-18 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 石英波片厚度的测量装置和测量方法 |
| US20090002686A1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-01 | The Material Works, Ltd. | Sheet Metal Oxide Detector |
| DE102008021199A1 (de) * | 2008-04-28 | 2009-10-29 | Focke & Co.(Gmbh & Co. Kg) | Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von mit Folie umwickelten Zigarettenpackungen |
| JP2012032239A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-16 | Horiba Ltd | 試料検査装置及び試料検査方法 |
| CA2908964C (en) * | 2013-03-15 | 2018-11-20 | Sensory Analytics | Method and system for real-time in-process measurement of coating thickness |
| JP6355066B2 (ja) * | 2013-08-29 | 2018-07-11 | 株式会社リコー | センサ装置及び画像形成装置 |
| EP3714231B1 (en) * | 2017-11-24 | 2024-07-03 | ABB Schweiz AG | System and method for characterizing a coating such as a paint film by radiation, and painting facility with such a system |
| CN113155040B (zh) * | 2021-03-04 | 2023-02-28 | 上海精测半导体技术有限公司 | 一种探测反射光束角度变化的装置、方法及膜厚测量装置 |
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| US3906844A (en) * | 1974-05-28 | 1975-09-23 | Int Envelope Limited | Method and apparatus for producing envelopes having a closure flap |
| US3908508A (en) * | 1974-09-23 | 1975-09-30 | Modulus Corp | Strain indicator |
| JPS51129279A (en) * | 1975-05-02 | 1976-11-10 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Polarizing analyzer |
| US4585348A (en) * | 1981-09-28 | 1986-04-29 | International Business Machines Corporation | Ultra-fast photometric instrument |
| EP0075689A1 (en) * | 1981-09-28 | 1983-04-06 | International Business Machines Corporation | Optical instruments for viewing a sample surface |
| US4850711A (en) * | 1986-06-13 | 1989-07-25 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Film thickness-measuring apparatus using linearly polarized light |
-
1988
- 1988-11-28 NL NL8802920A patent/NL8802920A/nl not_active Application Discontinuation
-
1989
- 1989-11-23 DE DE89202969T patent/DE68911659T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-23 EP EP89202969A patent/EP0371550B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-23 AT AT89202969T patent/ATE99046T1/de not_active IP Right Cessation
- 1989-11-23 ES ES89202969T patent/ES2047108T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-27 MX MX018502A patent/MX172398B/es unknown
- 1989-11-27 CA CA002003983A patent/CA2003983C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-27 US US07/441,641 patent/US5170049A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-28 AU AU45636/89A patent/AU629265B2/en not_active Ceased
- 1989-11-28 TR TR89/0974A patent/TR26149A/xx unknown
- 1989-11-28 JP JP1306757A patent/JPH0678892B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE68911659D1 (de) | 1994-02-03 |
| US5170049A (en) | 1992-12-08 |
| AU629265B2 (en) | 1992-10-01 |
| TR26149A (tr) | 1994-01-14 |
| NL8802920A (nl) | 1990-06-18 |
| EP0371550A1 (en) | 1990-06-06 |
| CA2003983A1 (en) | 1990-05-28 |
| AU4563689A (en) | 1990-05-31 |
| ES2047108T3 (es) | 1994-02-16 |
| JPH02263105A (ja) | 1990-10-25 |
| EP0371550B1 (en) | 1993-12-22 |
| CA2003983C (en) | 1993-12-14 |
| DE68911659T2 (de) | 1994-05-05 |
| MX172398B (es) | 1993-12-15 |
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