JPH11248538A - 偏光測定ユニット - Google Patents
偏光測定ユニットInfo
- 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
- Prior art keywords
- light
- sample
- polarization
- optical waveguide
- window
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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。
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
【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。
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。
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）
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
である。
【図７】 この発明の第３実施例を示す図である。
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)
- 【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
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8919398A JPH11248538A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 偏光測定ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8919398A JPH11248538A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 偏光測定ユニット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248538A true JPH11248538A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=13963890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8919398A Pending JPH11248538A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 偏光測定ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248538A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP8919398A patent/JPH11248538A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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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