JPS59120928A - 測光型偏光解析装置 - Google Patents
測光型偏光解析装置Info
- Publication number
- JPS59120928A JPS59120928A JP22731882A JP22731882A JPS59120928A JP S59120928 A JPS59120928 A JP S59120928A JP 22731882 A JP22731882 A JP 22731882A JP 22731882 A JP22731882 A JP 22731882A JP S59120928 A JPS59120928 A JP S59120928A
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- JP
- Japan
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- analyzer
- azimuth
- polarized light
- plate
- sample
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- Granted
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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
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- 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)
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】
この発明は測光型偏光解析装置に関するものである。
周知のように、偏光解析は反射面の振幅反射係数比ＩＲ
，ｌ ／ ＩＲ，ｌと位相差Δを測定し、これから反射
面の性質を求めることにある。一般に電媒質の面に直線
偏光を入射すると、反射光も直線偏光となる。入射面に
対して４５°傾いた方向に振動する直線偏光を入射させ
ると、反射光のｐ成分（入射面内の偏光成分）とＳ成分
（入射面に垂直な偏光成分）との振幅の比はフレネルの
振幅反射係数の比ｒｌ）／ｒＳに等しい。ｐ成分とＳ成
分の位相差Δは直線偏光であるからＯｏ、１８０°以外
の値は取り得ない。ところで電媒質の表面に内部と異な
る層が存在すると、反射光は直線偏光とならず楕円偏光
となる。従って０°、１８０°以外の位相差をもつこと
になる。この反射桁円偏光を測定すれば表面層の性質す
なわち厚さや屈折率を知ることができる。
，ｌ ／ ＩＲ，ｌと位相差Δを測定し、これから反射
面の性質を求めることにある。一般に電媒質の面に直線
偏光を入射すると、反射光も直線偏光となる。入射面に
対して４５°傾いた方向に振動する直線偏光を入射させ
ると、反射光のｐ成分（入射面内の偏光成分）とＳ成分
（入射面に垂直な偏光成分）との振幅の比はフレネルの
振幅反射係数の比ｒｌ）／ｒＳに等しい。ｐ成分とＳ成
分の位相差Δは直線偏光であるからＯｏ、１８０°以外
の値は取り得ない。ところで電媒質の表面に内部と異な
る層が存在すると、反射光は直線偏光とならず楕円偏光
となる。従って０°、１８０°以外の位相差をもつこと
になる。この反射桁円偏光を測定すれば表面層の性質す
なわち厚さや屈折率を知ることができる。
例えば固体表面上に一層の薄膜が形成されている場合を
考えてみると、第１図に示すように基体の屈折率をｎ９
、薄膜の屈折率をｎ、膜厚をｄとし、真空中より単色平
行光線が入射角ψで試料に入射したとすると、ｐ方向（
入射光線と法線を含む面に平行な方向）およびＳ方向（
同じ面に垂直な方向）の複素反射率Ｒ１、Ｒｓはそれぞ
れで表わされる。
考えてみると、第１図に示すように基体の屈折率をｎ９
、薄膜の屈折率をｎ、膜厚をｄとし、真空中より単色平
行光線が入射角ψで試料に入射したとすると、ｐ方向（
入射光線と法線を含む面に平行な方向）およびＳ方向（
同じ面に垂直な方向）の複素反射率Ｒ１、Ｒｓはそれぞ
れで表わされる。
但し、
であり、ここでλは入射光の波長、ψ、は薄膜内の屈折
角、ψ２は基体内の屈折角、ｉ−Ｆである。
角、ψ２は基体内の屈折角、ｉ−Ｆである。
入射光と反射光の間の偏光状態の変化を決めるのは上述
のようにＲとＲとの比であり、これはｐ ｓ で表わされ、パラメータψ、Δは表面の光学定数や膜厚
と一定の関係が成り立ち、薄膜の膜厚ｄと屈折率ｎのみ
が未知のときはｎ、ｄの関数となる。
のようにＲとＲとの比であり、これはｐ ｓ で表わされ、パラメータψ、Δは表面の光学定数や膜厚
と一定の関係が成り立ち、薄膜の膜厚ｄと屈折率ｎのみ
が未知のときはｎ、ｄの関数となる。
従って式（１）〜（４）から、パラメータψ、Δは、で
表わされる。
表わされる。
偏光解析法で決められるのは上述のように入射光と反射
光との間の偏光状態の変化を表わす、ｏラメ−タナ、Δ
すなわち振幅反射係数比および位相差であり、式（５）
を逆に解けば薄膜の膜厚ｄと屈折率ｎを求めることがで
きる。
光との間の偏光状態の変化を表わす、ｏラメ−タナ、Δ
すなわち振幅反射係数比および位相差であり、式（５）
を逆に解けば薄膜の膜厚ｄと屈折率ｎを求めることがで
きる。
ところで偏光部変調測光型偏光解析装置には偏光子を回
転する方法および偏光子の後に電磁気的変調器を設けて
変調する方法がある。この変調される偏光角をｐとする
と反射偏光が検光子を通り受光器に達する光度Ｉ（Ｐ）
は一般に Ｉ（Ｐ）””Ｉｎ（１＋ａ−ｃｏｓ２Ｐ−１−ｂ−ｓｉ
ｎ２Ｐ ） （６）で表わすことができ、Ｐ
について０°〜５６０゜の間の何点かの角度における光
度Ｉ（Ｐ）を測定し、それらの角度ＰＫついてフーリエ
変換すれば上記式の係数ａ、ｂを求めることができる。
転する方法および偏光子の後に電磁気的変調器を設けて
変調する方法がある。この変調される偏光角をｐとする
と反射偏光が検光子を通り受光器に達する光度Ｉ（Ｐ）
は一般に Ｉ（Ｐ）””Ｉｎ（１＋ａ−ｃｏｓ２Ｐ−１−ｂ−ｓｉ
ｎ２Ｐ ） （６）で表わすことができ、Ｐ
について０°〜５６０゜の間の何点かの角度における光
度Ｉ（Ｐ）を測定し、それらの角度ＰＫついてフーリエ
変換すれば上記式の係数ａ、ｂを求めることができる。
従来の回転偏光子測光型偏光解析装置では、第２図に示
すように偏光部は光源１と（２）光子２とから構成され
ており、検光子４の方位角は試料６０入射面（入射光線
と試料に対する法線を含む面、）に対し４５°に設定さ
れる。また第２図において５は受光器である。この状態
でけψ、Δは式（６）から得られるａＩ、’）Ｉから関
係式 で求めることができる（第４図（Ａ））。ところがの誤
差に対応したΔの誤差が特に大きくなる。オた一組のａ
ｌ、ｂｌに対して必ず二つの解Δ１、Δ２が求まるが、
０°、１８０°の近傍にあるときはΔ１とΔ２は近い値
をとるためどちらが正しいΔの値であるかの判定は困難
である。
すように偏光部は光源１と（２）光子２とから構成され
ており、検光子４の方位角は試料６０入射面（入射光線
と試料に対する法線を含む面、）に対し４５°に設定さ
れる。また第２図において５は受光器である。この状態
でけψ、Δは式（６）から得られるａＩ、’）Ｉから関
係式 で求めることができる（第４図（Ａ））。ところがの誤
差に対応したΔの誤差が特に大きくなる。オた一組のａ
ｌ、ｂｌに対して必ず二つの解Δ１、Δ２が求まるが、
０°、１８０°の近傍にあるときはΔ１とΔ２は近い値
をとるためどちらが正しいΔの値であるかの判定は困難
である。
そこでこのような場合従来の方法では第６図に示すよう
に検光子４と試料ろとの間にさらに１７４波長板６を進
相軸を９０°方位に向けて挿入し、同じようにフーリエ
変換係数３２、ｂ、を求める。このときａ２、ｂ２とΔ
との関係は す。
に検光子４と試料ろとの間にさらに１７４波長板６を進
相軸を９０°方位に向けて挿入し、同じようにフーリエ
変換係数３２、ｂ、を求める。このときａ２、ｂ２とΔ
との関係は す。
で表わされる（第４図（Ｂ））。このようにして求めた
ΔはΔ＝＝０’、１８０°の近傍では逆に９ またΔ１、Δ、のうちのどちらが正しい値であるかを判
定することができる。しかしはじめから１／４波長板６
を９０°方位に向けて挿入しておいてもΔ＝９０°、２
７０°のときの測定が困難となる。
ΔはΔ＝＝０’、１８０°の近傍では逆に９ またΔ１、Δ、のうちのどちらが正しい値であるかを判
定することができる。しかしはじめから１／４波長板６
を９０°方位に向けて挿入しておいてもΔ＝９０°、２
７０°のときの測定が困難となる。
すなわち第４図のａ、ｂの値からΔを求める曲線かられ
かるように（Ａ）の曲線の場合も（Ｂ）の曲り て測定した方が誤差が少なく、測定も一度ですむ。
かるように（Ａ）の曲線の場合も（Ｂ）の曲り て測定した方が誤差が少なく、測定も一度ですむ。
しかしａ、ｂの値やΔの値は測定してはじめてわかる数
値であり、（Ａ）Ｊ （Ｂ）どちらの方法が良いかは
予じめわからない。そこで従来は通常、検光す るΔ＝０’、１８０’に近くなった場合のみ１／４近づ
け、（Ｂ）の曲線からΔを求め直すようにしている。
値であり、（Ａ）Ｊ （Ｂ）どちらの方法が良いかは
予じめわからない。そこで従来は通常、検光す るΔ＝０’、１８０’に近くなった場合のみ１／４近づ
け、（Ｂ）の曲線からΔを求め直すようにしている。
一定の膜厚ｄ。および一定の屈折率ｎ。を有する薄膜を
定常的に形成できるようにした薄膜形成装置において、
形成された膜は装置の種々の条件の時間的な変動がある
ため、膜厚ｄ、屈折率ｎについてはある範囲のばらつき
をもっていると考えられる。仁の範囲の幅をそれぞれε
６、ε。とすると、ｄ。
定常的に形成できるようにした薄膜形成装置において、
形成された膜は装置の種々の条件の時間的な変動がある
ため、膜厚ｄ、屈折率ｎについてはある範囲のばらつき
をもっていると考えられる。仁の範囲の幅をそれぞれε
６、ε。とすると、ｄ。
ｎけ基準となる値ｄｏ、ｎｏの近傍の値を取り、となる
。このような膜の形成された試料を偏光解析装置を用い
て測定する場合求まるψ、Δは予じめ式（５）の関係す
なわち式ｆｉｌ〜（４）にｎ、ｄを代入することによっ
て予想がつく。その基準値をψ。、Δｏ１範囲の幅をε
ψ、εΔとすると、 で表わされる。従って、予じめΔの値の範囲がわかって
いれば、従来の測定法でもその範囲が第４図（Ａ）また
は（Ｂ）の曲線の山と谷のできる限り中間に収まるよう
に検光子４だけか或いは１／４波長板６を挿入するかの
いずれかの測定法を予じめ選択しておけば、１回限りの
測定で済ませることができる。
。このような膜の形成された試料を偏光解析装置を用い
て測定する場合求まるψ、Δは予じめ式（５）の関係す
なわち式ｆｉｌ〜（４）にｎ、ｄを代入することによっ
て予想がつく。その基準値をψ。、Δｏ１範囲の幅をε
ψ、εΔとすると、 で表わされる。従って、予じめΔの値の範囲がわかって
いれば、従来の測定法でもその範囲が第４図（Ａ）また
は（Ｂ）の曲線の山と谷のできる限り中間に収まるよう
に検光子４だけか或いは１／４波長板６を挿入するかの
いずれかの測定法を予じめ選択しておけば、１回限りの
測定で済ませることができる。
しかし、従来の測定法ではａ、ｂからΔへ変換するため
の式が式（７ンまたＦｉ＋８１、曲線が第４図（Ａ）ま
たは（Ｂ）の２通りに限られており、必ずしも最適の条
件で測定されるとけ限らない。またεΔ が大きい場合
、Δの範囲が第４図（、Ａ）または（Ｂ）の曲線の山や
谷を越えて範囲内でΔが二つ求まる可能性があり、この
場合は二度測定を行なわなければならない。なお検光子
を４５°からｐｏに変えても式（力または（８）のΔに
関する関係式は変わらない。
の式が式（７ンまたＦｉ＋８１、曲線が第４図（Ａ）ま
たは（Ｂ）の２通りに限られており、必ずしも最適の条
件で測定されるとけ限らない。またεΔ が大きい場合
、Δの範囲が第４図（、Ａ）または（Ｂ）の曲線の山や
谷を越えて範囲内でΔが二つ求まる可能性があり、この
場合は二度測定を行なわなければならない。なお検光子
を４５°からｐｏに変えても式（力または（８）のΔに
関する関係式は変わらない。
この発明の目的は、従来装置に比べて測定操作を簡略化
できるだけでなく高い測定着度を得ることのできる測光
型偏光解析装置を提供することにある。
できるだけでなく高い測定着度を得ることのできる測光
型偏光解析装置を提供することにある。
この目的のため、この発明によれば光源、偏光波長板が
、進相軸が４５°方位となるように固定配置される。
、進相軸が４５°方位となるように固定配置される。
この発明による装置は特に自動化ラインにおいて薄膜の
膜厚、膜質検査等に有利に用いられる。
膜厚、膜質検査等に有利に用いられる。
すなわち、連続的に等厚、等質の薄膜を形成するライン
において膜厚、膜質検査を行なう場合、薄１漠の１嘆厚
および屈折率は所定の膜厚ｄＯｓ屈折率ｎＱの近傍にあ
る誤差の範囲内でばらついている。このような場合、膜
厚ｄＯｂ屈折率ｎ。に対応する偏光解析パラメータΔ。
において膜厚、膜質検査を行なう場合、薄１漠の１嘆厚
および屈折率は所定の膜厚ｄＯｓ屈折率ｎＱの近傍にあ
る誤差の範囲内でばらついている。このような場合、膜
厚ｄＯｂ屈折率ｎ。に対応する偏光解析パラメータΔ。
を予じめ計算しておき、検光子の方位角を−Δ３．／２
または−（Δ。−３６０°）／２におけばΔ。の近傍で
Δに関する の曲線の傾斜が犬Ｆ丁７ きく、精確な測定ができ、また１回の測定だけで膜厚、
屈折率を決定できるΔの範囲を広げることができる。
または−（Δ。−３６０°）／２におけばΔ。の近傍で
Δに関する の曲線の傾斜が犬Ｆ丁７ きく、精確な測定ができ、また１回の測定だけで膜厚、
屈折率を決定できるΔの範囲を広げることができる。
以下この発明を添付図面を参照してさらに説明する。
第５図にはこの発明による装置の構成を概略的に示し、
第１、第２図に示すものに対応した要素は同じ符号で示
す。すなわち１は光源、２は偏光子、３は試料、４は検
光子、５は受光器である。
第１、第２図に示すものに対応した要素は同じ符号で示
す。すなわち１は光源、２は偏光子、３は試料、４は検
光子、５は受光器である。
検光子４と試料５との間には進相軸が４５°方位になる
ように１／４波長板６が固定されている。
ように１／４波長板６が固定されている。
今、検光子４の方位角をＡｏとし、１／４波長板６の進
相軸を４５°方位に向けて設定した場合、偏光子２を回
転棟たけ変調して得られる光量変化のフーリエ変換係数
ａ１、ｂ３は偏光解析パラメータψ、Δとの間に関係式
、 が族９立ち、Δは検光子２の方位角Ａに依存する。
相軸を４５°方位に向けて設定した場合、偏光子２を回
転棟たけ変調して得られる光量変化のフーリエ変換係数
ａ１、ｂ３は偏光解析パラメータψ、Δとの間に関係式
、 が族９立ち、Δは検光子２の方位角Ａに依存する。
そこでΔがΔ。−εΔ〜Δ。＋εΔ の範囲にあること
がわり。
がわり。
うに検光子４の方位角Ａを一ΔＯ／２または−（Δｏ
３６０°）／２に予じめ設定しておけば、Ｉ）３ ｓｉｎ（Δ−Δ。） −−ａ’ａ −７ となり、上述のように範囲内で全体的にΔの誤差がより
小さくなる。またεΔが９０°を越えなければΔについ
て求まるのはこの範囲内で一つだけであり、１回の測定
だけで済すことができ、従来の方法に較べεΔについて
より大きい値の範囲まで二度測定する必要はなくなる。
３６０°）／２に予じめ設定しておけば、Ｉ）３ ｓｉｎ（Δ−Δ。） −−ａ’ａ −７ となり、上述のように範囲内で全体的にΔの誤差がより
小さくなる。またεΔが９０°を越えなければΔについ
て求まるのはこの範囲内で一つだけであり、１回の測定
だけで済すことができ、従来の方法に較べεΔについて
より大きい値の範囲まで二度測定する必要はなくなる。
この状態を第６図に示す。
また偏光子と試料との間に１／４波長板を４５゜方位に
固定設置し、偏光子を適当な方位角に置き、検光部側を
変何する測定型偏光解析装置と比較すると、検光部側は
１／４波長板、検光子および受光器だけで構成され、変
調器や回転機構を必要としないため極めて簡単かつ小型
となり、プロセス装置へ組み込む場合、プロセス装置内
へそのまま設置することも可能である。
固定設置し、偏光子を適当な方位角に置き、検光部側を
変何する測定型偏光解析装置と比較すると、検光部側は
１／４波長板、検光子および受光器だけで構成され、変
調器や回転機構を必要としないため極めて簡単かつ小型
となり、プロセス装置へ組み込む場合、プロセス装置内
へそのまま設置することも可能である。
以上説明してきたように、この発明による測光型偏光解
析装置では検光子と試料との間に１／４波長板を進相軸
が４５°方位になるように設けたことにより従来の方法
より精確に測定を行なうことがてきるだけでなく、測定
操作も簡略化できる等の効果が得られ、また検光部４１
１１とプロセス装置へ組み込んで使用することも容易と
なる。
析装置では検光子と試料との間に１／４波長板を進相軸
が４５°方位になるように設けたことにより従来の方法
より精確に測定を行なうことがてきるだけでなく、測定
操作も簡略化できる等の効果が得られ、また検光部４１
１１とプロセス装置へ組み込んで使用することも容易と
なる。
第１図は単層膜による光の干渉を示す図、第２．３図は
従来の測光型偏光解析装置を示す概略図、第４図は第２
．６図に示す装置による・ξラメータの変化を示す図、
第５図はこの発明による装置の概略図、第６図は第５図
の装置の場合の第４図と同様な図である。 図中、１：光源、２°偏光子、５°試料、４゜検光子、
５：受光器、６°１／４波長板（方位角４５″）。 第５図 尾６図 手続補正書（自発） 昭和５８年１月２７日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５７ 年特許願第２２７３１８号２発明の名称 測光型偏光解析装飲 ３、補正をする者 事イ′４との関係 特：；′１出願人住 所
神奈川県茅ケ崎市萩園２５００番地物産ビル別館 電
話（５９１） ０２６１５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の鶴および図面６袖正の内容 Ｏ）明π１（１■第９頁第１３行中の１−ＰｏＪを「Ａ
ｏ」と袖止し外す。 （２）添付１メ１面中第６図を別紙の７１１１り補正し
ます。
従来の測光型偏光解析装置を示す概略図、第４図は第２
．６図に示す装置による・ξラメータの変化を示す図、
第５図はこの発明による装置の概略図、第６図は第５図
の装置の場合の第４図と同様な図である。 図中、１：光源、２°偏光子、５°試料、４゜検光子、
５：受光器、６°１／４波長板（方位角４５″）。 第５図 尾６図 手続補正書（自発） 昭和５８年１月２７日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５７ 年特許願第２２７３１８号２発明の名称 測光型偏光解析装飲 ３、補正をする者 事イ′４との関係 特：；′１出願人住 所
神奈川県茅ケ崎市萩園２５００番地物産ビル別館 電
話（５９１） ０２６１５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の鶴および図面６袖正の内容 Ｏ）明π１（１■第９頁第１３行中の１−ＰｏＪを「Ａ
ｏ」と袖止し外す。 （２）添付１メ１面中第６図を別紙の７１１１り補正し
ます。
Claims (1)
- 光源、偏光子、検光子および受光器を有し、変調された
偏光を試料に入射し、反射偏光を検光子側で測定するよ
うにした測光型偏光解析装置において、検光子と試料と
の間に１波長板を進相軸が４５°の方位角となるように
固定配置し、１だ検光子を適当な方位角に設定したこと
を特徴とする測光型偏光解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22731882A JPS59120928A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 測光型偏光解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22731882A JPS59120928A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 測光型偏光解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59120928A true JPS59120928A (ja) | 1984-07-12 |
| JPS6250769B2 JPS6250769B2 (ja) | 1987-10-27 |
Family
ID=16858919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22731882A Granted JPS59120928A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 測光型偏光解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59120928A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63135844A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Ricoh Co Ltd | 屈折率測定方法 |
| KR100957722B1 (ko) | 2005-12-27 | 2010-05-12 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | 기판 결함 검출 방법 및 장치 |
-
1982
- 1982-12-28 JP JP22731882A patent/JPS59120928A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63135844A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Ricoh Co Ltd | 屈折率測定方法 |
| KR100957722B1 (ko) | 2005-12-27 | 2010-05-12 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | 기판 결함 검출 방법 및 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6250769B2 (ja) | 1987-10-27 |
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