JPH11248538A - 偏光測定ユニット - Google Patents

偏光測定ユニット

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Publication number
JPH11248538A
JPH11248538A JP8919398A JP8919398A JPH11248538A JP H11248538 A JPH11248538 A JP H11248538A JP 8919398 A JP8919398 A JP 8919398A JP 8919398 A JP8919398 A JP 8919398A JP H11248538 A JPH11248538 A JP H11248538A
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JP
Japan
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light
sample
polarization
optical waveguide
window
Prior art date
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Pending
Application number
JP8919398A
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English (en)
Inventor
Katsuya Masao
克也 政尾
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EUREKA KK
Original Assignee
EUREKA KK
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Filing date
Publication date
Application filed by EUREKA KK filed Critical EUREKA KK
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Publication of JPH11248538A publication Critical patent/JPH11248538A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の偏光測定装置においては、被測定試料の
大型化が進むにつれ装置が大型化し、また被測定物全体
の測定に要する時間は長くなる。この発明は上述した問
題点を解決するためなされたもので、1回での測定が高
速に行える偏光解析装置を構成するための小型で高い信
頼性のある測定ユニットを提供することを目的とする。 【解決手段】この発明では、被測定試料に光を射出させ
たり反射光を取り入れたりするための窓を備えたパッケ
ージの中に、半導体レーザーと光検出器を有する半導体
基板と、コリメーターレンズと、ミラーと、偏光素子
と、検光素子と、光導波路とを設けるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 この発明は半導体などの被
測定試料の膜厚や屈折率を測定するために使用される偏
光解析装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】 偏光解析装置は光源、偏光素子、検光
素子、光検出器を用いるが、従来の装置においてはその
おのおのを独立の装置として組み合わせる構成であっ
た。
【0003】偏光解析装置の1つの構成は比較的細い光
束を被測定試料の1点にあてて、反射光をホトマルチメ
ーターなどの光検出器を用いて測定する。(1点測定型
の偏光解析装置) その他の構成は、比較的太い半径の光束を被測定試料の
比較的広い範囲にあてて、反射光をCCDエリアセンサ
ーなどの光検出器を用いて測定する。(面測定型の偏光
解析装置)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、測定装置はかなりのスペースをしめ、被測定試料の
大型化が進むにつれ装置が大型化することは避けられな
かった。
【0005】面測定型の偏光解析装置においては1回の
測定における測定点数は非常に大きいが、それでもより
細かい面内分解能で測定しようとすれば、視野はそれに
反比例して小さくなり、被測定物を走査しないと全体の
測定ができないので、被測定物全体の測定に要する時間
は長くなる。
【0006】この発明は上述したこれらの問題点を解決
するためなされたもので、1回での測定が高速に行える
偏光解析装置を構成するための小型で高い信頼性のある
測定ユニットを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】 上記目的を達成する
ため、この発明では、被測定試料に光を射出し反射光を
取り入れたりするための窓を備えたパッケージの中に、
半導体レーザーと光検出器を有する半導体基板と、半導
体レーザーからの光を平行光束にするためのコリメータ
ーレンズと、コリメーターレンズと射出窓との間に前記
被測定試料に斜めに光を当てるため光路を変更するため
のミラーと射出光を直線偏光に変えるための偏光素子と
を置く。
【0008】入射窓と光検出器の間には前記被測定試料
からの反射光を直線偏光に変換するための検光素子と、
特定の反射角度の反射光のみを通過させるように設計さ
れた光導波路を設けるよう構成する。
【0009】
【発明の実施の形態】 本発明を偏光解析装置として使
用するためには、被測定試料の表面に近接して本発明の
偏光ユニットを複数個取り付ける。ユニットに含まれる
半導体レーザーの光出力、および偏光素子と検光素子の
方位角は外部にあるコンピューターによって制御され
る。またユニットに含まれる光検出器からの電圧出力は
外部にあるコンピューターに入力される。
【0010】そして本ユニットの半導体レーザーを発光
させ、偏光素子または検光素子にかかる電圧を制御する
ことによって射出光の直線偏光の方位角を変化させる
か、または被測定試料の表面からの反射光の偏光成分を
検出することによって、被測定試料の表面の反射による
偏光の変化を測定する。
【0011】被測定試料はXYステージによって走査さ
せる。もし十分に多くの数の本偏光ユニットを取り付け
れば、ユニット間の隙間を埋めて測定する程度のステー
ジの移動で試料全体をカバーできるので、装置全体のサ
イズは小さくできる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の偏光ユニットについて添付図
面を参照しながら説明する。
【0013】図1はこの発明の第1実施例を示すもので
ある。この偏光測定ユニット1は、偏光解析に必要な光
学系をチップ2として半導体基板3の上に作成し、射出
窓15と入射窓16とを持つパッケージ19の中に封入
したものである。
【0014】図2は第1実施例におけるチップ2であっ
て、半導体基板3の上に、射出側には半導体レーザー
4、コリメーターレンズ5、KDPなどのポッケルス効
果素子を偏光子7とし、チップサイズを小さくするため
にコリメーターレンズ5と偏光子7の間にはミラー6を
置く。ミラー6は半導体基板3をエッチングしアルミニ
ュウムなどの金属を真空蒸着して作成する。フォトダイ
オード8は射出光のモニターのためのものである。
【0015】被測定試料21による反射光を測定するた
めの構成としては、ポッケルス素子を検光子9とし、光
導波路11と、光導波路11に密着して複数個のピクセ
ルを持つCCDセンサー12を置く。チップサイズを小
さくするために検光子9と光導波路11の間にはミラー
10を置く。光導波路11は、クラッド14となる半導
体と、その中にそれより屈折率の低い材料(細孔でもよ
い)であるコア13とからなっている。コア13のピッ
チと径は測定の空間分解能を定める。
【0016】チップ2はパッケージ19の中にあって、
パッケージ19は射出窓15と入射窓16を持っており
窓は光路と直交するように配置されている。チップ2全
体はパッケージ19の中に封入されているので、光学素
子の汚染や、空気の揺らぎによる光路の揺らぎの影響は
最小限に押さえることができる。
【0017】このユニット1による偏光測定の動作は、
半導体レーザー4から1本のビームを射出させ、それを
コリメーターレンズ5によって平行光とし、偏光素子7
によって直線偏光とし、射出窓15より斜めに被測定試
料21に照射する。コリメーターレンズ5と偏光子7の
間に置いたミラー6によって偏光解析に適している角度
(約70゜)の斜め入射光として測定試料21に照射さ
れるようにする。
【0018】測定試料21から反射された光は入射窓1
6からユニット1内に入射しポッケルス素子である検光
子9によって直線偏光の成分を取り出される。その光は
光導波路11によって光検出器12へ導かれる。
【0019】図3、図4は光導波路11の説明図であ
る。コア13の入り口と出口は光路と平行であるので、
この光導波路11をとおる光は入射反射の関係を満たす
光のみである。CCDセンサー12のピクセルのピッチ
及び径と光導波路11の入り口のコアのピッチ及び径と
の関係を調節することによって、この光導波路11は拡
大(図3)または縮小(図4)の役割をする。したがっ
てコア13の中間の形は曲がっていてもよい。CCDセ
ンサー12のピクセルの径は光導波路11の出口のコア
径より大きくする。
【0020】図5は、この発明の第2実施例の構成を示
すものである。この実施例は測定試料21に対して異な
る入射角での測定が一度にできるようにしたものであ
る。この実施例においては第1実施例におけるミラー
6、ミラー10の代りに放物面鏡17を使用する。光束
は放物面の軸に平行に放物面鏡17に当たるようにする
ので、光線のそれぞれは異なる角度によって放物面鏡1
7の焦点に集まる。その焦点の位置を被測定試料21の
表面に一致させることによって異なる入射角度での測定
を一度に行うことができる。
【0021】図6は第2実施例におけるチップ2であっ
て、射出側には半導体レーザー4、コリメーターレンズ
5、偏光子7、射出光のモニターのためのフォトダイオ
ード8を置く。
【0022】反射側の構成としては、検光子9と、光導
波路11と、光導波路11に密着して複数個のピクセル
を持つCCDセンサー12を置く。
【0023】半導体基板3を放物面をなすようにエッチ
ングしてその内側に金属を蒸着して放物面鏡17になる
ようにする。CCDセンサー12のピクセルの位置の違
いは試料21に当たる入射角の違いに対応する。
【0024】チップ2全体は窓18を持つパッケージ1
9の中に封入されている。
【0025】図7は、この発明の第3実施例の構成を示
すものである。この実施例は第2実施例と同じく測定試
料21に対して異なる入射角での測定が一度にできるよ
うにしたものである。この実施例においては第2実施例
における放物面鏡17および窓18のかわりに平凸レン
ズ20を使用する。光束は平凸レンズ20の軸に平行に
平凸レンズ20に当たるようにするので、光線のそれぞ
れは異なる角度によって平凸レンズ20の焦点に集ま
る。その焦点の位置を被測定試料21の表面に一致させ
ることによって異なる入射角度での測定を一度に行うこ
とができる。
【0026】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、窓を
備えたパッケージの中に半導体レーザー、受光素子、偏
光素子、光導波路およびミラーを一体化した構成なの
で、小型であり、それを多数個並列的に装置に取り付け
ることによって同時に多数の並列的な測定をおこなうこ
とができ、かつ主要部がパッケージ内にあるので外部環
境の影響を受けない信頼性の高い測定を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施例を示す図である。
【図2】 図1のユニットに使用されるチップの立体図
である。
【図3】 図2における光導波路の断面図である。
【図4】 同じく光導波路の他の構成を示す断面図であ
る。
【図5】 この発明の第2実施例を示す図である。
【図6】 図5のユニットに使用されるチップの立体図
である。
【図7】 この発明の第3実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 ユニット 2 チップ 3 半導体基板 4 半導体レーザー 5 コリメーターレンズ 6 ミラー 7 偏光子 8 フォトダイオード 9 検光子 10 ミラー 11 光導波路 12 CCDセンサー 13 コア 14 クラッド 15 射出窓 16 入射窓 17 放物面鏡 18 窓 19 パッケージ 20 平凸レンズ 21 被測定試料

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定試料の偏光特性を測定するためのユ
    ニットであって、光が透過する窓を備えたパッケージの
    中に、半導体レーザーと光検出器を有する半導体基板
    に、半導体レーザーからの光を平行光束にするためのコ
    リメーターレンズと、射出光を直線偏光に変えるための
    偏光素子と、前記被測定試料からの反射光を直線偏光に
    変換するための検光素子と、光導波路とを設けるよう構
    成したチップを搭載することを特徴とする偏光測定ユニ
    ット
JP8919398A 1998-02-26 1998-02-26 偏光測定ユニット Pending JPH11248538A (ja)

Priority Applications (1)

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JP8919398A JPH11248538A (ja) 1998-02-26 1998-02-26 偏光測定ユニット

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JP8919398A JPH11248538A (ja) 1998-02-26 1998-02-26 偏光測定ユニット

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JPH11248538A true JPH11248538A (ja) 1999-09-17

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ID=13963890

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JP8919398A Pending JPH11248538A (ja) 1998-02-26 1998-02-26 偏光測定ユニット

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JP (1) JPH11248538A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100450505B1 (ko) * 2002-05-07 2004-10-06 오혜근 일체형 분광타원해석장치
CN103616077A (zh) * 2013-12-04 2014-03-05 中国人民解放军陆军军官学院 一种任意柱矢量偏振光偏振态的测量系统及测量方法

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