JPH11258050A - 偏光解析装置 - Google Patents

偏光解析装置

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JPH11258050A
JPH11258050A JP10327598A JP10327598A JPH11258050A JP H11258050 A JPH11258050 A JP H11258050A JP 10327598 A JP10327598 A JP 10327598A JP 10327598 A JP10327598 A JP 10327598A JP H11258050 A JPH11258050 A JP H11258050A
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JP
Japan
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light
units
sample
stage
measured
Prior art date
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Application number
JP10327598A
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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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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の装置においては、被測定試料の大型化が
進むにつれ装置が大型化することは避けられなかった。
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、視野はそれに反比例して小
さくなり、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これらの問題点を解決し、1回
での測定が高速に行える偏光解析装置を提供することを
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、偏光子と検光子とを設けるよう構成したユニット
を被測定試料に近接するように枠に1個以上取り付け
る。外部にあるコンピューターによって光出力、及び偏
光子と検光子の方位角を制御しつつ、反射光の光量を測
定する。

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、偏光子、検光
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C
CD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、測定ユニットを1個以上枠に
取り付けて、1回での測定が高速に行える偏光解析装置
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、
射出光を直線偏光に変えるための偏光子と前記被測定試
料からの反射光を直線偏光に変換するための検光子とを
設けるよう構成したユニットを使用する。
【0008】被測定試料の表面に近接して本発明のユニ
ットを1個以上枠に取り付ける。このユニットの内部に
光源を設けるかまたは外部の光源から光ファイバーなど
を使ってこのユニットに光を供給する。その光は偏光子
によって適当な方位角の直線偏光の斜め入射光として、
ユニットの窓から被測定試料へ射出される。被測定試料
からの反射光は検光子によってある適当な方位角を持っ
た直線偏光にされ、ユニット内部に設けた光検出器に直
接、あるいはファイバーバンドルなどによって外部の光
検出器に入射される。光出力、およびユニットに含まれ
る偏光子と検光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。
【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、ユニット内部の光源を発光させるかま
たはユニット外部からユニットに光を供給し、偏光子ま
たは検光子の方位角を変化させながら被測定試料の表面
からの反射光を光検出器によって測定することによっ
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。
【0010】被測定試料をのせたステージは走査でき
る。十分に多くの数の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
料全体をカバーして測定できるので、装置全体のサイズ
は小さくできる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の偏光解析装置について添付図
面を参照しながら説明する。
【0012】図1はこの発明の第1実施例を示すもので
ある。この偏光解析装置1は、偏光解析に必要な光学系
をユニット2として被測定試料3に近接して枠4に複数
個取り付けたものである。ユニット2に近接して被測定
試料3はステージ5上に置かれる。ステージ5は走査で
きる。
【0013】一定の波長を持ち、多分岐ができる光源6
から光ファイバー7によって各々のユニット2に光を供
給する。外部のコンピューター8は光量の設定、ユニッ
ト2の制御、反射光量の検出及びステージ5の制御を行
う。
【0014】図2は第1実施例におけるユニット2のひ
とつの構成である第2実施例をあらわしている。パッケ
ージ9の中に光学素子が収められている。外部光源6か
らの光は光ファイバー7によって導かれ、パッケージ9
に取り付けた結合器10によって取り込まれる。。
【0015】ユニット2内部の射出側には、光ファイバ
ー11、コリメーターレンズ12、KDPなどの偏光子
13があり、フォトダイオード14は射出光のモニター
のためのものである。光ファイバー11の先端は点光源
とみなせるように十分に細くなるよう尖っている。また
光ファイバー11は被測定試料3に斜めに光を当てられ
るように途中で屈曲している。射出窓15は光路と直交
するように配置されている。
【0016】被測定試料3による反射光を測定する反射
側としては、光導波路の役割を持つ窓16、KDPなど
の検光子17、1個以上のピクセルを持つCCDセンサ
ー18を置く。
【0017】ユニット2全体はパッケージ9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。
【0018】このユニット2による偏光測定の動作は、
光源6からの光を光ファイバー7によって結合器を通し
てユニット2に供給し、それをコリメーターレンズ12
によって適当なビーム径をもった平行光とし、偏光子1
3によって直線偏光とし、射出窓15より偏光解析に適
している角度(約70゜)の斜め入射光として測定試料
3に照射されるようにする。電気的な手段によって偏光
子13の方位角は適当に変えることができるので、通常
10゜程度の間隔で0゜から180゜までの間を測定す
る。
【0019】測定試料3から反射された光は光導波路1
6によってユニット2内に入射し検光子17によって直
線偏光の成分を取り出される。その光は光検出器17に
よって検出される。
【0020】図3は光導波路16の説明図である。屈折
率の高いクラッド19の中に屈折率の低いコア20が埋
め込まれている。クラッド19の外側の部分は細くなっ
ていて、被測定試料3に対する入射光が互いに陰になら
ないようにする。コア20の入り口は光路と平行である
ので、この光導波路16をとおる光は入射反射の関係を
満たす光のみである。またコア20の入り口は十分細か
い面内分解能で測定できるように細くなるように加工さ
れている。コア20の出口は検光子17に垂直になるよ
うにコア20の経路は曲げられている。
【0021】図4は第1実施例におけるユニット2の別
の構成である第3実施例をあらわしている。第2実施例
と異なる点は複数の異なる波長の光を1本の光路上に乗
せた光を使用していること、それらの光を分離、結合す
るためのプリズム21,22を備えていること、その分
離された波長の光路の各々に偏光子23,24,25を
用意すること、および受光素子がカラーセンサー26で
あることである。
【0022】このユニット2による偏光測定の動作は、
多波長の外部光源27から多波長の光を光ファイバー7
によってユニット2に供給し、それをコリメーターレン
ズ12によって平行光とし、波長分離用のプリズム21
によって複数の光路に分けその光路の各々に偏光子2
3,24,25を置く。各々の偏光子から出た光はフォ
トダイオード28,29,30によってモニターされ
る。それらの分離された光は第2のプリズム22によっ
て再び1本の光路に統一される。異なる波長のそれぞれ
に偏光子を設けているので、異なる波長毎に異なる偏光
状態に設定できる。その光は射出窓15より偏光解析に
適している角度(約70°)の斜め入射光として測定試
料3に照射される。測定試料3から反射された光は光導
波路16によってユニット2内に入射し検光子17によ
って直線偏光の成分を取り出される。その光はカラーセ
ンサー26によって検出される。
【0023】このようにして異なる波長での偏光測定を
同時に行うことができる。また被測定試料3の屈折率の
波長特性が知られていれば、3個以上の偏光子を用意
し、それぞれの方位角を違えて(たとえば0゜,45
°,90゜)、各波長での反射率を測定することによっ
て通常の偏光測定をリアルタイムに行うことができる。
【0024】図5は第1実施例におけるユニット2の別
の構成である第4実施例をあらわしている。この実施例
は測定試料3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。外部光源6から光を光ファ
イバー7によってユニット2に供給し、それをコリメー
ターレンズ12によって平行光とし、偏光子13によっ
て直線偏光とする。フォトダイオード14は射出光のモ
ニターのためのものである。射出側の窓は平凸レンズ3
1になっている。
【0025】光束は平凸レンズ31の軸に平行に平凸レ
ンズ31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31の焦点に集まる。反射
側の窓には多数の光導波路32が形成されている。それ
ぞれの光導波路32の入り口は平凸レンズ31の焦点の
位置に一致するような角度になっている。その焦点の位
置を被測定試料3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、小型
な偏光測定ユニット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偏光測定をおこなう
ことができ、かつ光学系の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】 この発明に使われるユニットの一つの構成を
示す第2実施例を説明する図である。
【図3】 この発明に使われる光導波路の断面図であ
る。
【図4】 この発明に使われるユニットの他の構成を示
す第3実施例を説明する図である。
【図5】 この発明に使われるユニットの他の構成を示
す第4実施例を説明する図である。
【符号の説明】
1 偏光解析装置 2 ユニット 3 被測定試料 4 枠 5 ステージ 6 光源 7 光ファイバー 8 コンピューター 9 パッケージ 10 結合器 11 光ファイバー 12 コリメーターレンズ 13 偏光子 14 フォトダイオード 15 射出窓 16 窓 17 検光子 18 CCDセンサー 19 クラッド 20 コア 21 プリズム 22 プリズム 23 偏光子 24 偏光子 25 偏光子 26 カラーセンサー 27 光源 28 フォトダイオード 29 フォトダイオード 30 フォトダイオード 31 平凸レンズ 32 光導波路

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装
    置であって、光が透過する窓を備えたパッケージの中に
    偏光子と検光子を搭載した小型な偏光測定ユニットを1
    個以上上記被測定試料に近接するように枠上に取り付
    け、偏光子または検光子の方位角を制御しつつ上記被測
    定試料による反射光の光量を測定することを特徴とする
    偏光解析装置。
JP10327598A 1998-03-11 1998-03-11 偏光解析装置 Pending JPH11258050A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10327598A JPH11258050A (ja) 1998-03-11 1998-03-11 偏光解析装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10327598A JPH11258050A (ja) 1998-03-11 1998-03-11 偏光解析装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11258050A true JPH11258050A (ja) 1999-09-24

Family

ID=14349828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10327598A Pending JPH11258050A (ja) 1998-03-11 1998-03-11 偏光解析装置

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