JPS58182518A - エリプソメ−タ - Google Patents
エリプソメ−タInfo
- Publication number
- JPS58182518A JPS58182518A JP1902183A JP1902183A JPS58182518A JP S58182518 A JPS58182518 A JP S58182518A JP 1902183 A JP1902183 A JP 1902183A JP 1902183 A JP1902183 A JP 1902183A JP S58182518 A JPS58182518 A JP S58182518A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- polarization
- ellipsometer
- crystal
- cos
- 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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-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明はエリフリメータ、特に偏光回転型のエリプソメ
ータに関する。
ータに関する。
エリプソメータは従来、部材又は部材上の薄膜の表面全
解析するために用いられて来た。殆んどのエリプソメー
タは偏光板又は位相板を機械的に回転又は摺動させるた
めの可動部分金有している。
解析するために用いられて来た。殆んどのエリプソメー
タは偏光板又は位相板を機械的に回転又は摺動させるた
めの可動部分金有している。
この方式は、主に迅速な測定が困難で不便であるという
点で欠点を有し、特にこの欠点は製造工程において部材
上の薄膜か解析されるいわゆるオン・ライン測定におい
て顕著である。
点で欠点を有し、特にこの欠点は製造工程において部材
上の薄膜か解析されるいわゆるオン・ライン測定におい
て顕著である。
そのようなエリプソメータの一例は米国特許第３．７４
１６６１号に記載されており、このエリプソメータは機
械的に回転可能な４分０１波長板を用いており、そのた
め動作が遅いという欠点を有する。
１６６１号に記載されており、このエリプソメータは機
械的に回転可能な４分０１波長板を用いており、そのた
め動作が遅いという欠点を有する。
本発明の主な目的は改良されたエリプソメータを提供す
る事である。
る事である。
本発明によれば、高速且つ正確な工ＩＪプ／メ−タが得
られる。
られる。
また本発明によれば、いかなる機械的可動部品も持たな
いエリプソメータが得られる。
いエリプソメータが得られる。
また本発明によれば、機械式のエリプソメータよりも優
れた信頼性を有するエリプソメータが得られる。
れた信頼性を有するエリプソメータが得られる。
これらの目的及び利点は、単一の周波数で直角位相で駆
動される偏光変調器を有するエリプソメータによって達
成される。２個以上の単軸電気光学結晶を直列に配列し
た配夕＋Ｊ体から成る変調器が、レーザ光源と試料との
間に置かれる。結晶の元軸はレーザ・ビームの伝播方向
と平行である。レーザと偏光変調器との間には４分の１
波長板が配置される。レーザ・ビームは４分の１波長板
及び偏光変調器を通過し、例えば７０°の入射角で試料
を照射する。試料と検出器との間には４５°の検光子が
配置され、試料から反射されたビームを受は取る。良好
な実施例において、特定の時間にデータを得、信号を解
析するために検出器の出力に計算機が接続される。
動される偏光変調器を有するエリプソメータによって達
成される。２個以上の単軸電気光学結晶を直列に配列し
た配夕＋Ｊ体から成る変調器が、レーザ光源と試料との
間に置かれる。結晶の元軸はレーザ・ビームの伝播方向
と平行である。レーザと偏光変調器との間には４分の１
波長板が配置される。レーザ・ビームは４分の１波長板
及び偏光変調器を通過し、例えば７０°の入射角で試料
を照射する。試料と検出器との間には４５°の検光子が
配置され、試料から反射されたビームを受は取る。良好
な実施例において、特定の時間にデータを得、信号を解
析するために検出器の出力に計算機が接続される。
図面に示すように、試料１２に用いるためのエリプソメ
ータ１０は、例えばヘリウム−ネオン・レーザ等の、単
一面偏光ビームを与えるレーザ光源１４を有する。レー
ザ光源１４からのビームは、図面に示すように適当な方
位を有する４分の１波長板（λ／４板）１６を通過し、
円偏光となる１゜このビームは直角位相で駆動される偏
光変調器１８を通過する。変調器１８はビームの偏光状
態を実効的回転状態に変換する。その周波数はその１駆
動回路によって決定される。変調器１８は２個（１８Ａ
及び１８Ｂ）又はそれ以上（１８Ｃ，１８Ｄ及び１８Ｅ
）の個数の単軸電気光学結晶を直列に配列したものより
成υ、それらの元軸はビーム伝播方向に平行である。結
晶１８Ｂの電気的主軸は結晶１８Ａの電気的主軸に対し
て４５°に位置合せされている。（縦電気元学効果金起
こすだめに元軸に沿って印加される）駆動電圧は互いに
９０°位相がずれている（即ち、直角位相である）。
ータ１０は、例えばヘリウム−ネオン・レーザ等の、単
一面偏光ビームを与えるレーザ光源１４を有する。レー
ザ光源１４からのビームは、図面に示すように適当な方
位を有する４分の１波長板（λ／４板）１６を通過し、
円偏光となる１゜このビームは直角位相で駆動される偏
光変調器１８を通過する。変調器１８はビームの偏光状
態を実効的回転状態に変換する。その周波数はその１駆
動回路によって決定される。変調器１８は２個（１８Ａ
及び１８Ｂ）又はそれ以上（１８Ｃ，１８Ｄ及び１８Ｅ
）の個数の単軸電気光学結晶を直列に配列したものより
成υ、それらの元軸はビーム伝播方向に平行である。結
晶１８Ｂの電気的主軸は結晶１８Ａの電気的主軸に対し
て４５°に位置合せされている。（縦電気元学効果金起
こすだめに元軸に沿って印加される）駆動電圧は互いに
９０°位相がずれている（即ち、直角位相である）。
例えば結晶１８Ａ（及び１８Ｃ及び１８Ｅ）はＶ１＝ｖ
＋ａｃｏｓ Ω ｔで駆動され、一方姑晶１８Ｂ（及
び１８Ｄ）はＶ２ ”＝Ｖ２６ ｓｉｎΩｔで駆動さ
れる。但しΩは駆動周波数である。撮幅ＶＩＯ及Ｖ２１
１ は、最大の得られる電気光学的遅延がλ／４であ
るようなものである。この「４分の１波長」電圧は、電
気光学変調器の製造業者によって指定される「半波長」
電圧の１７２に等しい。これは■、／２＝λ／４ｎ ３
γ６３ で与えられる。但しｎ は「通常の」屈折率
であり、γ６３は電気光学テンソルの成分である。
＋ａｃｏｓ Ω ｔで駆動され、一方姑晶１８Ｂ（及
び１８Ｄ）はＶ２ ”＝Ｖ２６ ｓｉｎΩｔで駆動さ
れる。但しΩは駆動周波数である。撮幅ＶＩＯ及Ｖ２１
１ は、最大の得られる電気光学的遅延がλ／４であ
るようなものである。この「４分の１波長」電圧は、電
気光学変調器の製造業者によって指定される「半波長」
電圧の１７２に等しい。これは■、／２＝λ／４ｎ ３
γ６３ で与えられる。但しｎ は「通常の」屈折率
であり、γ６３は電気光学テンソルの成分である。
変調器１８の動作は下記の通りである。１＝０において
、Ｖｌ””ＶＩＯ及びｖ２＝０な（７）Ｔ、結晶１８Ａ
はλ／４板として作用し、結晶１８Ｂは全く複屈折を示
さない。λ／４板に入射した円偏光は直線偏光に変換さ
れる。これは初期の偏光状態（ｔ＝０の）である。ｔ＝
π／２ΩにおいてＶｌ＝０及びＶ２””Ｖ２Ｏなので、
結晶１８Ａは全く複屈折を示さず、一方結晶１８Ｂはλ
／４板として作用する。結晶１８Ｂはその電気的主軸が
結晶１８Ａに対して４５°回転されているので、得ら；
ｆｌ＊出力は１＝０における偏光方向に対して４５゜°
の角度に偏よった偏光である。従って偏光面（７）４５
°の回転が起きる。同様に、ｔ＝π／Ω及びｔ＝３π／
２Ωにおいては、出力は再び直線偏光となり、その偏光
状態は各々９０°及び１６５°回転されている。変調周
波数の完全な周期の後に（即ちｔ＝２π／Ωにおいて）
、偏光面は１８０゜回転しており、これは初期の偏光状
態である。偏光の実効的回転周波数は明らかにΩ／２で
あり、その方位角はｐ＝Ωｔ ／ ２によって与えられ
る。
、Ｖｌ””ＶＩＯ及びｖ２＝０な（７）Ｔ、結晶１８Ａ
はλ／４板として作用し、結晶１８Ｂは全く複屈折を示
さない。λ／４板に入射した円偏光は直線偏光に変換さ
れる。これは初期の偏光状態（ｔ＝０の）である。ｔ＝
π／２ΩにおいてＶｌ＝０及びＶ２””Ｖ２Ｏなので、
結晶１８Ａは全く複屈折を示さず、一方結晶１８Ｂはλ
／４板として作用する。結晶１８Ｂはその電気的主軸が
結晶１８Ａに対して４５°回転されているので、得ら；
ｆｌ＊出力は１＝０における偏光方向に対して４５゜°
の角度に偏よった偏光である。従って偏光面（７）４５
°の回転が起きる。同様に、ｔ＝π／Ω及びｔ＝３π／
２Ωにおいては、出力は再び直線偏光となり、その偏光
状態は各々９０°及び１６５°回転されている。変調周
波数の完全な周期の後に（即ちｔ＝２π／Ωにおいて）
、偏光面は１８０゜回転しており、これは初期の偏光状
態である。偏光の実効的回転周波数は明らかにΩ／２で
あり、その方位角はｐ＝Ωｔ ／ ２によって与えられ
る。
上記サンプルされた時間以外の時間においては出力の偏
光状態は直線偏光ではなく、又偏光楕円の主軸も一定周
波数で回転するわけではない。しかしながらそのずれは
小さく（両者の場合においテ数パーセント）、サンプル
された点における結果に影響を与えない。さらに、付加
的な結晶１８Ｃ，１８Ｄ及び１８Ｅを結晶１８Ａ及び１
８Ｂと共に使用すれば、それらのずれは任意に小τｘく
できる。こ【パ〕場合結晶は光学的に直列に結合され交
互の配列体において電気的に並列に結合される。
光状態は直線偏光ではなく、又偏光楕円の主軸も一定周
波数で回転するわけではない。しかしながらそのずれは
小さく（両者の場合においテ数パーセント）、サンプル
された点における結果に影響を与えない。さらに、付加
的な結晶１８Ｃ，１８Ｄ及び１８Ｅを結晶１８Ａ及び１
８Ｂと共に使用すれば、それらのずれは任意に小τｘく
できる。こ【パ〕場合結晶は光学的に直列に結合され交
互の配列体において電気的に並列に結合される。
従って結晶１８Ａの型の結晶は配列体の奇位置を占め、
結晶１８Ｂの型の結晶は偏位置を占める。
結晶１８Ｂの型の結晶は偏位置を占める。
この配列体は、必要な駆動電圧を下げるという付加的な
利点を有する。特に、必要な単結晶駆動電圧は配列体中
の（同じ型の）結晶の数に等しい因子だけ減少する。交
互の配列体に（各々の型の）４つの結晶を用いれば、Ｈ
ｅ −Ｎ ｅ波長において５０Ｖより低い駆動電圧を用
いて１００ＭＨｚに至る動作が可能である。
利点を有する。特に、必要な単結晶駆動電圧は配列体中
の（同じ型の）結晶の数に等しい因子だけ減少する。交
互の配列体に（各々の型の）４つの結晶を用いれば、Ｈ
ｅ −Ｎ ｅ波長において５０Ｖより低い駆動電圧を用
いて１００ＭＨｚに至る動作が可能である。
次に偏光変調器１８から来る偏光変調され之ビームは試
料１２で反射され、適当な方位を有する検光子２０を経
て光検出器２２に至る。良好な実施例では、特定の時間
にデータを得、信号を解析するために検出器２２の出力
を受は取るように計算機２４が接続される。
料１２で反射され、適当な方位を有する検光子２０を経
て光検出器２２に至る。良好な実施例では、特定の時間
にデータを得、信号を解析するために検出器２２の出力
を受は取るように計算機２４が接続される。
図面に示すエリプソメークは偏光子−検光子構造を備え
ている。光検出器信号工は偏光子の方位角Ｐ（時間依存
的）及び検光子の方位角Ａ（固定）の関数である。この
関数は次式により与えられる。
ている。光検出器信号工は偏光子の方位角Ｐ（時間依存
的）及び検光子の方位角Ａ（固定）の関数である。この
関数は次式により与えられる。
Ｉ （Ｐ、Ａ）＝Ｋ（１−ｃｏｓ ２ψ（ｃｏｓ ２
Ａ＋ｃｏｓ ２Ｐ）＋ ｃｏｓ ２Ａ ｃｏｓ
２Ｐ ＋ ｓｉｎ ２ｖ ｃｏｓ Δｓｉｎ ２
Ａ ｓｉｎ ２Ｐ） 但しＫは比例定数、ｆ及びΔは通常のエリプンメトリ角
である。
Ａ＋ｃｏｓ ２Ｐ）＋ ｃｏｓ ２Ａ ｃｏｓ
２Ｐ ＋ ｓｉｎ ２ｖ ｃｏｓ Δｓｉｎ ２
Ａ ｓｉｎ ２Ｐ） 但しＫは比例定数、ｆ及びΔは通常のエリプンメトリ角
である。
固定された検光子２０の場合、３つの偏光子角度で強度
の測定を行なうと、６つの未知数に、 １！及びΔを含
む６つの方程式が得られる。これらの方程式は所望の楕
円パラメーａｑｒ及びΔについて解く事ができる。特に
、図面に示すような、固定検光子角度Ａ＝４５°及びサ
ンプルされ之偏光子角度ｐ＝ｏ°、４５°、９０°、１
３５°の構成においては次式が得られる。
の測定を行なうと、６つの未知数に、 １！及びΔを含
む６つの方程式が得られる。これらの方程式は所望の楕
円パラメーａｑｒ及びΔについて解く事ができる。特に
、図面に示すような、固定検光子角度Ａ＝４５°及びサ
ンプルされ之偏光子角度ｐ＝ｏ°、４５°、９０°、１
３５°の構成においては次式が得られる。
Ｉｔ ＝Ｋ（１−ｃｏｓ ２Ｆ）
Ｉ３＋ｈ ＝２Ｋ
Ｉ２ ＝Ｋ（１＋ｓｉｎ ２’Ｆ ｃｏｓ Δ）
Ｉ２ ＋Ｉ４ ＝２Ｋ 又は、これと等価に、 １、ａ ＝Ｋ（１＋ｃｏａ ２７） Ｉｙ −Ｉｔ ＝２Ｋ ｃ ｏ ｓ ２ＦＩ４
＝Ｋ（１−ｓｉｎ ２ｆ ｃｏｓ Δン１２−Ｉ
４ ：２Ｋ ｓｉｎ ２ｆ ｃｏｓ Δこれら
３つの方程式はｆ及びΔに関して解く事ができ、また４
番目の方程式は内部の無矛盾性のテストとして又は精度
を増加させるために用いる事ができる。例えば、 ３−Ｉｌ °０° ２”” Ｉ ｓ 十Ｉ ’ｔＩ３ ＋１１
＝Ｉ２ ＋１４ 最初の式から−が得られ、それを２番目の式に代入すれ
ばΔが得られる。３番目の式の強度の和は機器が適正に
動作しているか否秒・の良好なチェックになる。
Ｉ２ ＋Ｉ４ ＝２Ｋ 又は、これと等価に、 １、ａ ＝Ｋ（１＋ｃｏａ ２７） Ｉｙ −Ｉｔ ＝２Ｋ ｃ ｏ ｓ ２ＦＩ４
＝Ｋ（１−ｓｉｎ ２ｆ ｃｏｓ Δン１２−Ｉ
４ ：２Ｋ ｓｉｎ ２ｆ ｃｏｓ Δこれら
３つの方程式はｆ及びΔに関して解く事ができ、また４
番目の方程式は内部の無矛盾性のテストとして又は精度
を増加させるために用いる事ができる。例えば、 ３−Ｉｌ °０° ２”” Ｉ ｓ 十Ｉ ’ｔＩ３ ＋１１
＝Ｉ２ ＋１４ 最初の式から−が得られ、それを２番目の式に代入すれ
ばΔが得られる。３番目の式の強度の和は機器が適正に
動作しているか否秒・の良好なチェックになる。
以上、良好な実施例について説明して来たが、本発明の
原理に従いながら種々の変型を行なう事が可能である。
原理に従いながら種々の変型を行なう事が可能である。
図面は本発明のエリプソメータの良好な実施例の図であ
る。 １０・・・・エリプソメータ、１２・・・・試料、１４
・・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ、１６・・・・４分の１波長
板、１日・・・・偏光変調器、２０・・・・検光子、２
２・・・・検出器。
る。 １０・・・・エリプソメータ、１２・・・・試料、１４
・・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ、１６・・・・４分の１波長
板、１日・・・・偏光変調器、２０・・・・検光子、２
２・・・・検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 試料に照射さｎる光ビームを与える単色光源と、上記光
源と上記試料との間に配置された４分の１波長板と、 上記４分の１波長板と上記試料との間に配置され、単一
周波数において直交位相で駆動され、外部的に制御され
る周波数で偏光面を回転させる偏光変調器と、 上記試料に対して間隔をあけて配置された検出器と、 上記試料と上記検出器との間に配置された検光子とを備
えたエリプソメータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US36769282A | 1982-04-12 | 1982-04-12 | |
| US367692 | 1982-04-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58182518A true JPS58182518A (ja) | 1983-10-25 |
Family
ID=23448212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1902183A Pending JPS58182518A (ja) | 1982-04-12 | 1983-02-09 | エリプソメ−タ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0091545A3 (ja) |
| JP (1) | JPS58182518A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63204123A (ja) * | 1987-02-19 | 1988-08-23 | Hiroshi Kezuka | 準偏光角による厚膜，薄膜の光学定数および膜厚の測定方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3825683C1 (ja) * | 1988-07-28 | 1989-12-28 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch, De | |
| GB9302022D0 (en) * | 1993-02-02 | 1993-03-17 | Northern Telecom Ltd | Optically amplified transmission systems |
| DE102006012022A1 (de) * | 2006-03-14 | 2007-09-20 | Betriebsforschungsinstitut VDEh - Institut für angewandte Forschung GmbH | Verfahren zur Bestimmung der Auflage auf einem bewegten Metallband |
| CN110596012B (zh) * | 2019-09-17 | 2021-01-15 | 华中科技大学 | 一种磁光调制椭偏仪装置及测量方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5240388A (en) * | 1975-09-26 | 1977-03-29 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Spectroscopic autoellipsometer |
| JPS5414952A (en) * | 1977-07-04 | 1979-02-03 | Kao Corp | 1-halogenocarbonyltricyclo(4,3,1,12,5)undecane |
| JPS6042901A (ja) * | 1983-08-18 | 1985-03-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ヘリカルフイルタ |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3239671A (en) * | 1962-05-21 | 1966-03-08 | Gen Telephone & Elect | Single-sideband light modulator |
| US3272988A (en) * | 1963-03-25 | 1966-09-13 | Gen Telephone & Elect | Polarization modulation system for transmitting and receiving two independent signals over a single electromagnetic carrier |
| US3443857A (en) * | 1965-03-26 | 1969-05-13 | Bell Telephone Labor Inc | Compensated quadratic electro-optic modulator |
| DE1547446A1 (de) * | 1967-01-04 | 1969-12-04 | Siemens Ag | Vorrichtung fuer ellipsometrische Untersuchungen |
| CH510273A (de) * | 1967-10-10 | 1971-07-15 | Philips Nv | Vorrichtung zur Umwandlung praktisch zirkular polarisierter optischer Strahlung in praktisch linear polarisierte optische Strahlung mit einer sich praktisch konstanten Winkelgeschwindigkeit drehenden Polarisationsebene |
| JPS5010670B1 (ja) * | 1970-04-16 | 1975-04-23 | ||
| US3880524A (en) * | 1973-06-25 | 1975-04-29 | Ibm | Automatic ellipsometer |
-
1983
- 1983-02-09 JP JP1902183A patent/JPS58182518A/ja active Pending
- 1983-02-18 EP EP83101543A patent/EP0091545A3/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5240388A (en) * | 1975-09-26 | 1977-03-29 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Spectroscopic autoellipsometer |
| JPS5414952A (en) * | 1977-07-04 | 1979-02-03 | Kao Corp | 1-halogenocarbonyltricyclo(4,3,1,12,5)undecane |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63204123A (ja) * | 1987-02-19 | 1988-08-23 | Hiroshi Kezuka | 準偏光角による厚膜，薄膜の光学定数および膜厚の測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0091545A3 (en) | 1984-08-22 |
| EP0091545A2 (en) | 1983-10-19 |
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