JPH08128946A - 光学特性測定方法及び測定装置 - Google Patents
光学特性測定方法及び測定装置Info
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- JPH08128946A JPH08128946A JP29042594A JP29042594A JPH08128946A JP H08128946 A JPH08128946 A JP H08128946A JP 29042594 A JP29042594 A JP 29042594A JP 29042594 A JP29042594 A JP 29042594A JP H08128946 A JPH08128946 A JP H08128946A
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料の微小な複屈折量や二色性、旋光性、円
二色性等の光学特性を正確にしかも高精度に測定するこ
とを可能とする。 【構成】 光源１からは楕円偏光された光を出射し、こ
の光を光軸回りに回転可能な偏光子２によって直線偏光
とする。この直線偏光の光を試料４に入射させ、これを
透過した光をＸ方向とＹ方向の偏光間にビート周波数の
差を付ける光周波数変調器５に入射させる。この光周波
数変調器５から出射される光のある直線偏光の成分を検
光子６により検出し、かつ電気量として光検出器７によ
り検出する。位相計８において光検出器７で検出された
電気量の交流信号の位相を検出し、所定の演算を行うこ
とで試料の複屈折量を測定する。
二色性等の光学特性を正確にしかも高精度に測定するこ
とを可能とする。 【構成】 光源１からは楕円偏光された光を出射し、こ
の光を光軸回りに回転可能な偏光子２によって直線偏光
とする。この直線偏光の光を試料４に入射させ、これを
透過した光をＸ方向とＹ方向の偏光間にビート周波数の
差を付ける光周波数変調器５に入射させる。この光周波
数変調器５から出射される光のある直線偏光の成分を検
光子６により検出し、かつ電気量として光検出器７によ
り検出する。位相計８において光検出器７で検出された
電気量の交流信号の位相を検出し、所定の演算を行うこ
とで試料の複屈折量を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ディスク基板や液晶配
向膜等を検査する際に必要とされる複屈折を始めとし
て、二色性、旋光性、円二色性等の光学特性や、楕円偏
光（真円偏光を含む）状態の解析等を行うための光学特
性を測定するための方法及び測定装置に関する。
向膜等を検査する際に必要とされる複屈折を始めとし
て、二色性、旋光性、円二色性等の光学特性や、楕円偏
光（真円偏光を含む）状態の解析等を行うための光学特
性を測定するための方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に光学要素の光学特性のうち、例え
ば微小な複屈折測定は光ディスク基板や液晶配光膜の検
査に必要な測定である。このような微小な複屈折測定方
法として、光弾性変調素子を用いた位相変調測定方法
や、横ゼーマンレーザを用いたヘテロダイン測定方法が
ある。ここでは横ゼーマンレーザを用いた測定方法の一
例を図６を参照して説明する。横ゼーマンレーザ１０１
は、直交した２つの直線偏光を出射する。この２つの直
線偏光はビート周波数と呼ばれる周波数分だけ発振周波
数が異なっている。
ば微小な複屈折測定は光ディスク基板や液晶配光膜の検
査に必要な測定である。このような微小な複屈折測定方
法として、光弾性変調素子を用いた位相変調測定方法
や、横ゼーマンレーザを用いたヘテロダイン測定方法が
ある。ここでは横ゼーマンレーザを用いた測定方法の一
例を図６を参照して説明する。横ゼーマンレーザ１０１
は、直交した２つの直線偏光を出射する。この２つの直
線偏光はビート周波数と呼ばれる周波数分だけ発振周波
数が異なっている。
【０００３】このレーザ光はハーフミラー１０２におい
て一部が反射され、透過されたレーザ光は半波長板１０
３に入射され、この半波長板１０３によって偏光方向が
変化され、その上で試料１０４に入射される。試料１０
４を透過したレーザ光は、偏光子１０５を通過され、検
出器１０６において検出される。また、前記ハーフミラ
ー１０２で反射されたレーザ光は偏光子１０８を通され
た上で参照信号用検出器１０７において検出される。そ
して、各検出器１０６，１０７において検出された信号
は位相計１０９において位相比較される。
て一部が反射され、透過されたレーザ光は半波長板１０
３に入射され、この半波長板１０３によって偏光方向が
変化され、その上で試料１０４に入射される。試料１０
４を透過したレーザ光は、偏光子１０５を通過され、検
出器１０６において検出される。また、前記ハーフミラ
ー１０２で反射されたレーザ光は偏光子１０８を通され
た上で参照信号用検出器１０７において検出される。そ
して、各検出器１０６，１０７において検出された信号
は位相計１０９において位相比較される。
【０００４】ここで、検出器１０６で検出された信号に
はビート周波数からなる交流信号が含まれており、試料
の複屈折によってこのビート周波数の位相がずれる。そ
こで、ビート周波数の位相を参照信号に対して位相計１
０９において比較し、この位相差に基づいて試料の複屈
折量を求めることができる。
はビート周波数からなる交流信号が含まれており、試料
の複屈折によってこのビート周波数の位相がずれる。そ
こで、ビート周波数の位相を参照信号に対して位相計１
０９において比較し、この位相差に基づいて試料の複屈
折量を求めることができる。
【０００５】この場合、試料の微小な複屈折を測定する
ためには、入射偏光方位と試料面方位を変えながら測定
する必要があり、これまでは試料自身を回転させること
が行われていた。ところが、試料が大型化するに従い試
料を回転することが困難とされるため、入射偏光方位を
回転させることが行われるようになった。この入射偏光
方位を回転させる方法として、前記測定装置では半波長
板１０２を光軸回りに回転させることが行われている。
この場合、半波長板１０２はある角度（θ）回転させる
と、半波長板からの出射偏光は二倍の角度（２θ）回転
することになる。このように、半波長板１０２を回転さ
せることにより、試料面への入射偏光方位を回転させる
ことが行われている。
ためには、入射偏光方位と試料面方位を変えながら測定
する必要があり、これまでは試料自身を回転させること
が行われていた。ところが、試料が大型化するに従い試
料を回転することが困難とされるため、入射偏光方位を
回転させることが行われるようになった。この入射偏光
方位を回転させる方法として、前記測定装置では半波長
板１０２を光軸回りに回転させることが行われている。
この場合、半波長板１０２はある角度（θ）回転させる
と、半波長板からの出射偏光は二倍の角度（２θ）回転
することになる。このように、半波長板１０２を回転さ
せることにより、試料面への入射偏光方位を回転させる
ことが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
にみて、半波長板はその位相精度が低いという問題があ
る。半波長板は進相軸方位の偏光と、遅相軸方位の偏光
との間に１８０°の位相差をもたらすものであり、この
位相差が正確に１８０°であるならば、入射直線偏光を
回転した出射直線偏光を得ることができる。ところが、
１８０°からずれた場合には出射光は楕円偏光となって
しまい、このように場合には前記した測定には不向きと
なる。通常、半波長板の位相精度は１°程度であり、こ
の位相精度によって測定される複屈折量に誤差が生じ
る。特に、測定する試料としての光ディスク基板や液晶
配向膜の複屈折量は１°以下である場合が多く、このよ
うな半波長板の位相誤差によって微小な複屈折の測定が
できなくなることがある。
にみて、半波長板はその位相精度が低いという問題があ
る。半波長板は進相軸方位の偏光と、遅相軸方位の偏光
との間に１８０°の位相差をもたらすものであり、この
位相差が正確に１８０°であるならば、入射直線偏光を
回転した出射直線偏光を得ることができる。ところが、
１８０°からずれた場合には出射光は楕円偏光となって
しまい、このように場合には前記した測定には不向きと
なる。通常、半波長板の位相精度は１°程度であり、こ
の位相精度によって測定される複屈折量に誤差が生じ
る。特に、測定する試料としての光ディスク基板や液晶
配向膜の複屈折量は１°以下である場合が多く、このよ
うな半波長板の位相誤差によって微小な複屈折の測定が
できなくなることがある。
【０００７】また、一方では、半波長板の回転軸と光軸
が正確に一致していなければ、半波長板による位相誤差
が一定でなくなり、この原因によっても測定される複屈
折量に誤差が生じる。更に、横ゼーマンレーザの発振光
が直線偏光からずれ、楕円偏光化することもある。この
楕円偏光化はレーザ発振管の状態に強く左右されるもの
であり、毎回毎回の測定時に一定になるとは限らない。
この楕円率が測定誤差となり、正確に試料の複屈折量を
測定することができなくなる。
が正確に一致していなければ、半波長板による位相誤差
が一定でなくなり、この原因によっても測定される複屈
折量に誤差が生じる。更に、横ゼーマンレーザの発振光
が直線偏光からずれ、楕円偏光化することもある。この
楕円偏光化はレーザ発振管の状態に強く左右されるもの
であり、毎回毎回の測定時に一定になるとは限らない。
この楕円率が測定誤差となり、正確に試料の複屈折量を
測定することができなくなる。
【０００８】
【発明の目的】本発明の目的は、試料の微小な複屈折量
や二色性、旋光性、円二色性等の光学特性を正確にしか
も高精度に測定することが可能な測定方法および測定装
置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、
楕円偏光状態の解析を行うための光特性を測定するため
の測定方法および測定装置を提供することにある。
や二色性、旋光性、円二色性等の光学特性を正確にしか
も高精度に測定することが可能な測定方法および測定装
置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、
楕円偏光状態の解析を行うための光特性を測定するため
の測定方法および測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明において、前記し
た光学特性を測定するための第１の測定方法は、楕円偏
光された光を偏光子によって直線偏光とし、この直線偏
光を試料および光周波数変調器に入射させ、これらから
出射された光を検光子を通して光検出器にて検出し、前
記偏光子を光軸回りに回転させながら光検出器にて検出
された交流信号の位相に基づいて試料の複屈折量を測定
することを特徴とする。
た光学特性を測定するための第１の測定方法は、楕円偏
光された光を偏光子によって直線偏光とし、この直線偏
光を試料および光周波数変調器に入射させ、これらから
出射された光を検光子を通して光検出器にて検出し、前
記偏光子を光軸回りに回転させながら光検出器にて検出
された交流信号の位相に基づいて試料の複屈折量を測定
することを特徴とする。
【００１０】図１は本発明の第１の測定装置の基本構成
を示す図であり、光源１からは楕円偏光された光Ｌを出
射し、この楕円偏光の光Ｌを偏光子２によって直線偏光
とする。この偏光子２は回転手段３によって光軸回りに
回転させることが可能である。そして、この偏光子２か
らの光を試料４に入射させ、さらに試料４を透過した光
をＸ方向とＹ方向の偏光間にビート周波数の差を付ける
光周波数変調器５に入射させる。そして、この光周波数
変調器５から出射される光の所定方向の直線偏光の成分
を検光子６により検出させ、この検光子６を透過された
光を電気量として光検出器７により検出する。しかる上
で、位相計８において前記光検出器７で検出された電気
量の交流信号の位相を検出し、所定の演算を行うことで
試料の複屈折量を測定する。
を示す図であり、光源１からは楕円偏光された光Ｌを出
射し、この楕円偏光の光Ｌを偏光子２によって直線偏光
とする。この偏光子２は回転手段３によって光軸回りに
回転させることが可能である。そして、この偏光子２か
らの光を試料４に入射させ、さらに試料４を透過した光
をＸ方向とＹ方向の偏光間にビート周波数の差を付ける
光周波数変調器５に入射させる。そして、この光周波数
変調器５から出射される光の所定方向の直線偏光の成分
を検光子６により検出させ、この検光子６を透過された
光を電気量として光検出器７により検出する。しかる上
で、位相計８において前記光検出器７で検出された電気
量の交流信号の位相を検出し、所定の演算を行うことで
試料の複屈折量を測定する。
【００１１】一方、本発明において、楕円偏光の状態を
解析するための第２の測定方法は、楕円偏光の光を光周
波数変調器を透過させ、透過された光を検光子を通して
光検出器にて検出し、この光検出器にて検出された交流
信号の位相に基づいて楕円偏光の状態を解析することを
特徴とする。
解析するための第２の測定方法は、楕円偏光の光を光周
波数変調器を透過させ、透過された光を検光子を通して
光検出器にて検出し、この光検出器にて検出された交流
信号の位相に基づいて楕円偏光の状態を解析することを
特徴とする。
【００１２】図２は本発明の第２の測定方法を行うため
の第２の測定装置の基本構成を示している。即ち、被測
定対象である楕円偏光の光ＬＸは、この光に対してＸ方
向とＹ方向の偏光間にビート周波数の差を付ける光周波
数変調器５に入射され、この光周波数変調器５から出射
される光の所定方向の直線偏光の成分を検光子６によっ
て透過させ、この検光子６を透過された光を電気量とし
て光検出器７により検出する。そして、位相計８におい
てこの光検出器７で検出された電気量の交流信号の位相
を検出して所定の演算を行うことで、楕円偏光の状態を
解析することが可能となる。
の第２の測定装置の基本構成を示している。即ち、被測
定対象である楕円偏光の光ＬＸは、この光に対してＸ方
向とＹ方向の偏光間にビート周波数の差を付ける光周波
数変調器５に入射され、この光周波数変調器５から出射
される光の所定方向の直線偏光の成分を検光子６によっ
て透過させ、この検光子６を透過された光を電気量とし
て光検出器７により検出する。そして、位相計８におい
てこの光検出器７で検出された電気量の交流信号の位相
を検出して所定の演算を行うことで、楕円偏光の状態を
解析することが可能となる。
【００１３】
【作用】図１に示した第１の測定装置を用いて試料の複
屈折量を測定する例を説明する。光源１からの円偏光ま
たは楕円偏光の光、ここでは楕円偏光は偏光子２を透過
して直線偏光とされる。この直線偏光は、ジョーンズペ
クトルを用いると、（数１）で示される。
屈折量を測定する例を説明する。光源１からの円偏光ま
たは楕円偏光の光、ここでは楕円偏光は偏光子２を透過
して直線偏光とされる。この直線偏光は、ジョーンズペ
クトルを用いると、（数１）で示される。
【００１４】
【数１】 ここで、Ａｘ，Ａｙは、入射される楕円偏光によって決
まる実数の量である。
まる実数の量である。
【００１５】この直線偏光は、試料４および光周波数変
調器５に順次入射される。試料４の複屈折量をδとする
と、試料４に入射された直線偏光の光ジョーンズベクト
ルは（数２）のように計算される。
調器５に順次入射される。試料４の複屈折量をδとする
と、試料４に入射された直線偏光の光ジョーンズベクト
ルは（数２）のように計算される。
【数２】
【００１６】この後、光周波数変調器５に入射され、直
線偏光のＸ方向とＹ方向の偏光間にビート周波数ω差が
付けられる。このときの光周波数変調器５による位相差
をωｔとすると、（数３）のように計算される。
線偏光のＸ方向とＹ方向の偏光間にビート周波数ω差が
付けられる。このときの光周波数変調器５による位相差
をωｔとすると、（数３）のように計算される。
【数３】
【００１７】その後、４５°方向に調整された検光子６
を通過する。これによる変化は（数４）のように計算さ
れる。
を通過する。これによる変化は（数４）のように計算さ
れる。
【数４】 したがって、光検出器７において検出される透過光量は
（数５）で現される。
（数５）で現される。
【００１８】
【数５】
【００１９】これから、透過光量は周波数ωの交流信号
をもつことが判る。また、この交流信号の位相差を位相
計８において測定することにより、試料４の複屈折量δ
を測定することができる。
をもつことが判る。また、この交流信号の位相差を位相
計８において測定することにより、試料４の複屈折量δ
を測定することができる。
【００２０】また、図２に示した第２の測定装置により
第２の測定方法を説明する。試料が存在していないた
め、前記した複屈折量δは０となり、透過光量は入射さ
れる楕円偏光の成分によって決まる。これより、透過光
の時間変化を測定すれば、Ａｘ，Ａｙが決定できる。し
たがって、任意の楕円偏光の状態を決定することが可能
となる。ただし、この場合ＡｘとＡｙの位相差を考慮す
る必要がある。
第２の測定方法を説明する。試料が存在していないた
め、前記した複屈折量δは０となり、透過光量は入射さ
れる楕円偏光の成分によって決まる。これより、透過光
の時間変化を測定すれば、Ａｘ，Ａｙが決定できる。し
たがって、任意の楕円偏光の状態を決定することが可能
となる。ただし、この場合ＡｘとＡｙの位相差を考慮す
る必要がある。
【００２１】即ち、解析対象とする楕円偏光を（数６）
のように表記する。
のように表記する。
【数６】
【００２２】ここで、φとΔが決定されれば、楕円偏光
状態が解析できることになる。そこで、第１の測定方法
の場合と同様に（数７）の計算を行う。
状態が解析できることになる。そこで、第１の測定方法
の場合と同様に（数７）の計算を行う。
【数７】
【００２３】この結果、透過光量は（数８）のように求
められる。
められる。
【数８】
【００２４】これより、透過光量の交流信号の位相差を
測定することにより、Δが決定できる。また、交流信号
と直流信号の比を測定することでφを決定することがで
きる。したがって、楕円偏光状態の解析が可能となる。
測定することにより、Δが決定できる。また、交流信号
と直流信号の比を測定することでφを決定することがで
きる。したがって、楕円偏光状態の解析が可能となる。
【００２５】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図３は第１の測定方法及び測定装置の具体例を示
す図である。この構成においては、光源１として発振波
長６３３ｎｍの周波数安定化ＨｅＮｅレーザ１１（日本
科学エンジニアリング社製，ＭＯＤＥＬ−４３０）を用
いた。レーザ発振光は直線偏光である。水晶板からなる
１／４波長板１２の進相軸をレーザ発振光の直線偏光方
位に対して４５°の位置をなすように配置した。１／４
波長板１２からの出射光は円偏光となる。この出射光を
偏光子であるグラントムソンプリズム２に入射させる。
このグラントムソンプリズムは回転手段であるステッピ
ングモータ３によって回転させることができる。
する。図３は第１の測定方法及び測定装置の具体例を示
す図である。この構成においては、光源１として発振波
長６３３ｎｍの周波数安定化ＨｅＮｅレーザ１１（日本
科学エンジニアリング社製，ＭＯＤＥＬ−４３０）を用
いた。レーザ発振光は直線偏光である。水晶板からなる
１／４波長板１２の進相軸をレーザ発振光の直線偏光方
位に対して４５°の位置をなすように配置した。１／４
波長板１２からの出射光は円偏光となる。この出射光を
偏光子であるグラントムソンプリズム２に入射させる。
このグラントムソンプリズムは回転手段であるステッピ
ングモータ３によって回転させることができる。
【００２６】被測定物である試料４として、ラビング配
向膜、すなわちガラス基板上に成膜したポリイミド薄膜
（日本合成ゴム社製，ＡＬ１０５１）をレーヨン布でラ
ビングしたものを用いた。この試料４を例えば試料ステ
ージに取り付けて、レーザ光を入射させる。更に、光周
波数変調器としてコントローラ１３により制御される光
周波数シフタ５（ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製，Ｗ−２
１０）を用いた。ビート周波数として５０ＫＨｚを選ん
だ。
向膜、すなわちガラス基板上に成膜したポリイミド薄膜
（日本合成ゴム社製，ＡＬ１０５１）をレーヨン布でラ
ビングしたものを用いた。この試料４を例えば試料ステ
ージに取り付けて、レーザ光を入射させる。更に、光周
波数変調器としてコントローラ１３により制御される光
周波数シフタ５（ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製，Ｗ−２
１０）を用いた。ビート周波数として５０ＫＨｚを選ん
だ。
【００２７】光周波数シフタ５からの出射光を検光子で
あるグラントムソンプリズム６に入射させ、それからの
出射光を光検出器であるシリコンフォトダイオード７に
入射させた。フォトダイオード７の光電流は、電流電圧
変換器１４（ケースレイ社製，４２８型）に通して電圧
に変換した後、位相計８（ドラネッツ社製，３０５Ｃ）
に入力した、位相計８の参照信号は、光周波数シフタ５
のコントローラ１３から供給した。位相計８のアナログ
出力を電圧計１５（ケースレイ ２００１型）に入力し
た。
あるグラントムソンプリズム６に入射させ、それからの
出射光を光検出器であるシリコンフォトダイオード７に
入射させた。フォトダイオード７の光電流は、電流電圧
変換器１４（ケースレイ社製，４２８型）に通して電圧
に変換した後、位相計８（ドラネッツ社製，３０５Ｃ）
に入力した、位相計８の参照信号は、光周波数シフタ５
のコントローラ１３から供給した。位相計８のアナログ
出力を電圧計１５（ケースレイ ２００１型）に入力し
た。
【００２８】具体的な測定は、試料４を挿入前にグラン
トムソンプリズム２をステッピングモータ３により回転
させながら電圧計１５の出力を測定した。この後、試料
４を挿入し、同様の測定を行った。そして、２つの測定
結果の差を求めた。結果を図４に示す。このように、偏
光子としてのグラントムソンプリズム２の一回転に対し
て二倍の周期での変化を示す結果が得られた。この二倍
周期の振幅は０．４°程度である。これから、測定した
ラビング配向膜の複屈折量は０．４ｎｍであることが判
った。
トムソンプリズム２をステッピングモータ３により回転
させながら電圧計１５の出力を測定した。この後、試料
４を挿入し、同様の測定を行った。そして、２つの測定
結果の差を求めた。結果を図４に示す。このように、偏
光子としてのグラントムソンプリズム２の一回転に対し
て二倍の周期での変化を示す結果が得られた。この二倍
周期の振幅は０．４°程度である。これから、測定した
ラビング配向膜の複屈折量は０．４ｎｍであることが判
った。
【００２９】また、この実施例によれば、グラントムソ
ンプリズム２で構成される偏光子の偏光度は非常に高い
ため、半波長板におけるような位相精度が低いことによ
る誤差が発生することはない。更に、レーザ光を出力す
る光源１に変調機能をもたせる必要がないため、レーザ
光源の偏光状態によらずに安定した測定が可能となる。
ンプリズム２で構成される偏光子の偏光度は非常に高い
ため、半波長板におけるような位相精度が低いことによ
る誤差が発生することはない。更に、レーザ光を出力す
る光源１に変調機能をもたせる必要がないため、レーザ
光源の偏光状態によらずに安定した測定が可能となる。
【００３０】なお、前記実施例では偏光子２からの光が
先に試料４に入射され、次に光周波数変調器５に入射さ
れているが、この逆に、先に光周波数変調器５に入射さ
れ、後に試料４に入射されるようにしてもよい。
先に試料４に入射され、次に光周波数変調器５に入射さ
れているが、この逆に、先に光周波数変調器５に入射さ
れ、後に試料４に入射されるようにしてもよい。
【００３１】図５は前記した本発明の第２の測定装置を
利用し、これに第１の測定装置と同様に偏光子２を付加
することで、楕円偏光状態の解析を行うと共に、試料４
の複屈折量の測定を可能にした実施例を示す図である。
発振波長６３３ｎｍの周波数安定化ＨｅＮｅレーザ１１
（日本科学エンジニアリング社製，ＭＯＤＥＬ−４３
０）からの光は、１／４波長板１２を通過して楕円偏光
とされ、その上で偏光子であるグラントムソンプリズム
２を通過させ直線偏光とする。
利用し、これに第１の測定装置と同様に偏光子２を付加
することで、楕円偏光状態の解析を行うと共に、試料４
の複屈折量の測定を可能にした実施例を示す図である。
発振波長６３３ｎｍの周波数安定化ＨｅＮｅレーザ１１
（日本科学エンジニアリング社製，ＭＯＤＥＬ−４３
０）からの光は、１／４波長板１２を通過して楕円偏光
とされ、その上で偏光子であるグラントムソンプリズム
２を通過させ直線偏光とする。
【００３２】その後、レーザ光を試料４の表面に入射角
７０°で入射させる。このときの入射偏光方位を試料４
の入射面から４５°の角度となるように調整する。試料
面からの反射光は光周波数変調器としての光周波数シフ
タ（ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製，Ｓ−２１０）５を通
過させる。試料４としては、シリコンウェハの表面に成
膜した薄いシリコン酸化膜を用いる。試料の反射光は検
光子であるグラントムソンプリズム６を通過した後、光
検出器としてのシリコンフォトダイオード７に入射され
る。
７０°で入射させる。このときの入射偏光方位を試料４
の入射面から４５°の角度となるように調整する。試料
面からの反射光は光周波数変調器としての光周波数シフ
タ（ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ社製，Ｓ−２１０）５を通
過させる。試料４としては、シリコンウェハの表面に成
膜した薄いシリコン酸化膜を用いる。試料の反射光は検
光子であるグラントムソンプリズム６を通過した後、光
検出器としてのシリコンフォトダイオード７に入射され
る。
【００３３】更に、シリコンフォトダイオード７で検出
された光電流は電流電圧変換器（ケースレイ社製，４２
８型）によって電圧に変換される。この電圧波形をスト
レージオシロスコープ１６で記録する。この記録した電
圧波形をパーソナルコンピュータ１７に入力し、解析を
行う。
された光電流は電流電圧変換器（ケースレイ社製，４２
８型）によって電圧に変換される。この電圧波形をスト
レージオシロスコープ１６で記録する。この記録した電
圧波形をパーソナルコンピュータ１７に入力し、解析を
行う。
【００３４】この結果、（数８）から判るように、電圧
波形は直流成分と交流成分とよりなり、試料挿入前後の
交流成分の位相差を読み取ることにより、Δを２７０°
と決定することができる。更に、交流信号成分の振幅と
直流信号成分の比を求めることによりφを７４°と決定
することができる。そして、通常のエリプソメトリの計
算に従い、このφ及びΔよりシリコン酸化膜の厚さを１
５０ｎｍと決定できた。
波形は直流成分と交流成分とよりなり、試料挿入前後の
交流成分の位相差を読み取ることにより、Δを２７０°
と決定することができる。更に、交流信号成分の振幅と
直流信号成分の比を求めることによりφを７４°と決定
することができる。そして、通常のエリプソメトリの計
算に従い、このφ及びΔよりシリコン酸化膜の厚さを１
５０ｎｍと決定できた。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の測定
方法は、楕円偏光された光を偏光子によって直線偏光と
し、これを試料および光周波数変調器に入射させ、これ
らから出射された光を検光子を通して光検出器にて検出
し、かつ偏光子を回転させながら光検出器にて検出され
た交流信号の位相に基づいて試料の複屈折量を測定する
ことにより、試料の複屈折を始めとする光学特性を測定
することができる。これにより、半波長板が不要とな
り、測定する複屈折量の誤差を低減することができる。
方法は、楕円偏光された光を偏光子によって直線偏光と
し、これを試料および光周波数変調器に入射させ、これ
らから出射された光を検光子を通して光検出器にて検出
し、かつ偏光子を回転させながら光検出器にて検出され
た交流信号の位相に基づいて試料の複屈折量を測定する
ことにより、試料の複屈折を始めとする光学特性を測定
することができる。これにより、半波長板が不要とな
り、測定する複屈折量の誤差を低減することができる。
【００３６】また、本発明の第１の測定装置は、楕円偏
光された光を出射する光源に対して光軸回りに回転可能
な偏光子と、偏光子からの光に対してＸ方向とＹ方向の
偏光間にビート周波数の差を付ける光周波数変調器と、
この光周波数変調器から出射される光の所定偏光方向の
成分を透過させる検光子と、この検光子を透過された光
を電気量として検出する光検出器と、この光検出器で検
出された電気量の交流信号の位相を検出して所定の演算
を行う手段とを備えることにより、光周波数変調器の前
段或いは後段に介挿配置した試料の複屈折量を始めとす
る光学特性を高精度に測定することができる。
光された光を出射する光源に対して光軸回りに回転可能
な偏光子と、偏光子からの光に対してＸ方向とＹ方向の
偏光間にビート周波数の差を付ける光周波数変調器と、
この光周波数変調器から出射される光の所定偏光方向の
成分を透過させる検光子と、この検光子を透過された光
を電気量として検出する光検出器と、この光検出器で検
出された電気量の交流信号の位相を検出して所定の演算
を行う手段とを備えることにより、光周波数変調器の前
段或いは後段に介挿配置した試料の複屈折量を始めとす
る光学特性を高精度に測定することができる。
【００３７】ここで、光源を直線偏光のレーザ光を出射
する周波数安定化レーザと、この出射されるレーザ光を
円偏光とする１／４波長板とで構成することで、安定し
た楕円偏光を出力することができ、測定精度を高めるこ
とができる。また、偏光子をグラントムソンプリズムで
構成することで、偏光度の高い偏光を得ることができ、
半波長板のような位相精度による測定誤差が発生するこ
とはない。
する周波数安定化レーザと、この出射されるレーザ光を
円偏光とする１／４波長板とで構成することで、安定し
た楕円偏光を出力することができ、測定精度を高めるこ
とができる。また、偏光子をグラントムソンプリズムで
構成することで、偏光度の高い偏光を得ることができ、
半波長板のような位相精度による測定誤差が発生するこ
とはない。
【００３８】本発明の第２の測定方法は、楕円偏光の光
を光周波数変調器を透過させ、透過された光を検光子を
通して光検出器にて検出し、この光検出器にて交流信号
の位相にを検出することで、楕円偏光の状態を解析する
ことができる。
を光周波数変調器を透過させ、透過された光を検光子を
通して光検出器にて検出し、この光検出器にて交流信号
の位相にを検出することで、楕円偏光の状態を解析する
ことができる。
【００３９】また、本発明の第２の測定装置は、楕円偏
光の光に対してＸ方向とＹ方向の偏光間にビート周波数
の差を付ける光周波数変調器と、この光周波数変調器か
ら出射される光の所定偏光方向の成分を透過させる検光
子と、この検光子を透過された光を電気量として検出す
る光検出器と、この光検出器で検出された電気量の交流
信号の位相を検出して所定の演算を行う手段とを備える
ことにより、楕円偏光の状態を解析することかできる。
また、偏光子を付加することで、第１の測定方法を実行
することも可能である。
光の光に対してＸ方向とＹ方向の偏光間にビート周波数
の差を付ける光周波数変調器と、この光周波数変調器か
ら出射される光の所定偏光方向の成分を透過させる検光
子と、この検光子を透過された光を電気量として検出す
る光検出器と、この光検出器で検出された電気量の交流
信号の位相を検出して所定の演算を行う手段とを備える
ことにより、楕円偏光の状態を解析することかできる。
また、偏光子を付加することで、第１の測定方法を実行
することも可能である。
【図１】本発明の第１の測定方法と測定装置の基本構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明の第２の測定方法と測定装置の基本構成
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の第１の測定装置の一実施例の構成を示
す図である。
す図である。
【図４】本発明の第１の測定方法による測定結果の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】本発明の第２の測定装置を応用して第１の測定
方法及び第２の測定方法を行う構成を示す図である。
方法及び第２の測定方法を行う構成を示す図である。
【図６】従来の複屈性測定装置の一例の構成を示す図で
ある。
ある。
１ 光源 ２ 偏光子 ３ 回転手段 ４ 試料 ５ 光周波数変調器 ６ 検光子 ７ 光検出器 ８ 位相計 １１ 周波数安定化ＨｅＮｅレーザ １２ １／４波長板 １３ コントローラ １４ 電流電圧変換器 １５ 電圧計 １６ ストレージオシロスコープ １７ パーソナルコンピュータ
Claims (5)
- 【請求項１】 楕円偏光された光を偏光子によって直線
偏光とし、この直線偏光を試料および光周波数変調器に
入射させ、これらから出射された光を検光子を通して光
検出器にて検出し、前記偏光子を回転させながら光検出
器にて検出された交流信号の位相に基づいて試料の複屈
折量を測定することを特徴とする光学特性測定方法。 - 【請求項２】 楕円偏光された光を出射する光源と、こ
の光源からの光を直線偏光とする偏光子と、この偏光子
を光軸回りに回転させる手段と、前記偏光子からの光に
対してＸ方向とＹ方向の偏光間にビート周波数の差を付
ける光周波数変調器と、この光周波数変調器から出射さ
れる光の所定偏光方向の成分を透過させる検光子と、こ
の検光子を透過された光を電気量として検出する光検出
器と、この光検出器で検出された電気量の交流信号の位
相を検出して所定の演算を行う手段とを備え、前記光周
波数変調器の前段或いは後段に試料を介挿配置すること
を特徴とする光学特性測定装置。 - 【請求項３】 光源は直線偏光のレーザ光を出射する周
波数安定化レーザと、この出射されるレーザ光を円偏光
とする１／４波長板とで構成され、偏光子と検光子はグ
ラントムソンプリズムで構成され、光周波数変調器は光
周波数シフタで構成され、光検出器はフォトダイオード
で構成され、位相を検出する手段は電流電圧変換器と位
相計或いはコンピュータで構成されてなる請求項２の光
学特性測定装置。 - 【請求項４】 楕円偏光の光を光周波数変調器を透過さ
せ、透過された光を検光子を通して光検出器にて検出
し、この光検出器にて検出された交流信号の位相に基づ
いて楕円偏光の状態を解析することを特徴とする光学特
性測定方法。 - 【請求項５】 楕円偏光の光に対してＸ方向とＹ方向の
偏光間にビート周波数の差を付ける光周波数変調器と、
この光周波数変調器から出射される光の所定偏光方向の
成分を透過させる検光子と、この検光子を透過された光
を電気量として検出する光検出器と、この光検出器で検
出された電気量の交流信号の位相を検出して所定の演算
を行う手段とを備えることを特徴とする光学特性測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6290425A JP2713190B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 光学特性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6290425A JP2713190B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 光学特性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128946A true JPH08128946A (ja) | 1996-05-21 |
| JP2713190B2 JP2713190B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=17755873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6290425A Expired - Lifetime JP2713190B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 光学特性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2713190B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6300954B1 (en) | 1997-09-12 | 2001-10-09 | Meiryo Tekunika Kabushiki Kaisha | Methods and apparatus for detecting liquid crystal display parameters using stokes parameters |
| CN100451610C (zh) * | 2006-10-10 | 2009-01-14 | 宁波大学 | 一种圆二色性的测量装置及其测量方法 |
| KR20170042361A (ko) * | 2014-08-15 | 2017-04-18 | 지고 코포레이션 | 렌즈 및 렌즈 몰드의 광학적 평가 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3746287B2 (ja) * | 2004-01-15 | 2006-02-15 | 学校法人東京電機大学 | 応力測定方法とその装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0283428A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Tsunehiro Umeda | 自動複屈折測定装置 |
| JPH0438455A (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Sekisui Chem Co Ltd | 表面状態検査装置 |
| JPH0470582A (ja) * | 1990-07-11 | 1992-03-05 | Pfu Ltd | 電源回路におけるバッテリテスト方法 |
| JPH05172644A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-07-09 | Jasco Corp | スト−クスメ−タ |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP6290425A patent/JP2713190B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0283428A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Tsunehiro Umeda | 自動複屈折測定装置 |
| JPH0438455A (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Sekisui Chem Co Ltd | 表面状態検査装置 |
| JPH0470582A (ja) * | 1990-07-11 | 1992-03-05 | Pfu Ltd | 電源回路におけるバッテリテスト方法 |
| JPH05172644A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-07-09 | Jasco Corp | スト−クスメ−タ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6300954B1 (en) | 1997-09-12 | 2001-10-09 | Meiryo Tekunika Kabushiki Kaisha | Methods and apparatus for detecting liquid crystal display parameters using stokes parameters |
| CN100451610C (zh) * | 2006-10-10 | 2009-01-14 | 宁波大学 | 一种圆二色性的测量装置及其测量方法 |
| KR20170042361A (ko) * | 2014-08-15 | 2017-04-18 | 지고 코포레이션 | 렌즈 및 렌즈 몰드의 광학적 평가 방법 |
| JP2017530341A (ja) * | 2014-08-15 | 2017-10-12 | ザイゴ コーポレーションＺｙｇｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | レンズ及びレンズ金型の光学評価 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2713190B2 (ja) | 1998-02-16 |
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