JPS60122333A - 偏光解析装置 - Google Patents
偏光解析装置Info
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- JPS60122333A JPS60122333A JP22986483A JP22986483A JPS60122333A JP S60122333 A JPS60122333 A JP S60122333A JP 22986483 A JP22986483 A JP 22986483A JP 22986483 A JP22986483 A JP 22986483A JP S60122333 A JPS60122333 A JP S60122333A
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- wavelength
- analyzer
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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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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices 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】
本発明は、試料面に対する入射光又は反射光の波長を測
定変数とする偏光解析装置に関するものである。
定変数とする偏光解析装置に関するものである。
半導体素子に用いるシリコン酸化膜に代表され□るよう
に薄膜の研究開発が急速に発達し、この薄膜の開発に伴
ない非破壊法で正確に薄膜の光学的特性を測定し得る方
法の開発が強く要請されている。偏光解析法は物体又は
その表面に被着した薄膜の光学定数を非破壊でしかも正
確に測定でき、種々の物質や薄膜の研究開発に極めて重
要な方法１である。
に薄膜の研究開発が急速に発達し、この薄膜の開発に伴
ない非破壊法で正確に薄膜の光学的特性を測定し得る方
法の開発が強く要請されている。偏光解析法は物体又は
その表面に被着した薄膜の光学定数を非破壊でしかも正
確に測定でき、種々の物質や薄膜の研究開発に極めて重
要な方法１である。
第１図はこの偏光解析法の原理を説明するための線図で
あり、屈折率ｎ６の下地に屈折率がｎｆで厚さがｄｆの
薄膜が被着した糸に入射角φで単色光束が入射しその境
界面で反射する状態を示している。ここで、反射光のＳ
成分（電場ベクトルが入射面に垂直な成分）の振幅反射
率をＲＢＳｐ成分（電場ベクトルが入射面内にある成分
）の振１陥反射率をＲｐとすると、Ｒ８とＲｐは以下の
式で示１される。
あり、屈折率ｎ６の下地に屈折率がｎｆで厚さがｄｆの
薄膜が被着した糸に入射角φで単色光束が入射しその境
界面で反射する状態を示している。ここで、反射光のＳ
成分（電場ベクトルが入射面に垂直な成分）の振幅反射
率をＲＢＳｐ成分（電場ベクトルが入射面内にある成分
）の振１陥反射率をＲｐとすると、Ｒ８とＲｐは以下の
式で示１される。
ＲＢ −ｒＢ ８Ｘｐ（１δ５）
Ｒｐ −ｒｐ ８Ｘｐ （ｉδｐ）
（ただし、 δ−平Ｆ丁＝ｉ戸７）
ここで、δは光が薄膜内を一往後するときに生ず、。
る位相差であるｏ ｒ１ｐ＋ ｒＩＳ＋ ｒ２ｐｒ ”
２Ｂは第１． １第２界面でのｐ成分及びＳ成分の振幅
反射率（７レネル係数）で、入射角φ及び界面をなす物
質の屈折率の関数である。そして、反射光の偏光の状態
はＲｐとＲ８の比である振幅反射率比で定まり、゛この
反射率比は複素数を用いて、 −ｔａｎ Ｆ・ｅＸｐ （ｉΔ） −２曲・・（１）１゜ （ただし、Δはｐ成分とＳ成分の位相差を示す）で表わ
される。
２Ｂは第１． １第２界面でのｐ成分及びＳ成分の振幅
反射率（７レネル係数）で、入射角φ及び界面をなす物
質の屈折率の関数である。そして、反射光の偏光の状態
はＲｐとＲ８の比である振幅反射率比で定まり、゛この
反射率比は複素数を用いて、 −ｔａｎ Ｆ・ｅＸｐ （ｉΔ） −２曲・・（１）１゜ （ただし、Δはｐ成分とＳ成分の位相差を示す）で表わ
される。
偏光解析方法では大きく分類して反射光のｐ成分とＳ成
分の振幅比ｔａｎＦと位相差Δを測定変数と゛するΔ−
ｔａｎＦ法と、Δ−±Ｔになる主入射角φｐとそのとき
の振幅反射比ρ、とを測定変数とするφ、−ρ、法（主
入射角法）とがあるが、いずれも測定変数はＲ６，ｎｆ
、 ｔｉｆ、φ及び入射光の波長λである。従って、上
記測定変数をいかに精度よく測定（８） するかが重要な課題である。この測定方法として１大別
して消光法と測光法があるが、いずれも第２図に示すよ
うな装置で測定される。第２図において、光源１より発
した光は透過フィルタを含むコリメータ２より単色平行
光束にされ偏光子８に入・射する。そして、偏光子８に
より直線偏光にされ、試料４に入射する。試料４からの
反射光は一般に楕円偏光になり、補償器５により直線偏
光に変換され、検光子６及びテレスコープ１を経て光検
出器８で検出される。消光法では、偏光子８と検光□゛
子６を調節して検光子〇を透過する光を消光状態（クロ
スニフルの状態）とし、この消光状態を光検出器８で検
出する。一方、測光法では偏光子８と補償器５を固定し
、検光子〇の方位角を定速で回転して光検出器８の出力
を。交流信号に変換して□測定する。
分の振幅比ｔａｎＦと位相差Δを測定変数と゛するΔ−
ｔａｎＦ法と、Δ−±Ｔになる主入射角φｐとそのとき
の振幅反射比ρ、とを測定変数とするφ、−ρ、法（主
入射角法）とがあるが、いずれも測定変数はＲ６，ｎｆ
、 ｔｉｆ、φ及び入射光の波長λである。従って、上
記測定変数をいかに精度よく測定（８） するかが重要な課題である。この測定方法として１大別
して消光法と測光法があるが、いずれも第２図に示すよ
うな装置で測定される。第２図において、光源１より発
した光は透過フィルタを含むコリメータ２より単色平行
光束にされ偏光子８に入・射する。そして、偏光子８に
より直線偏光にされ、試料４に入射する。試料４からの
反射光は一般に楕円偏光になり、補償器５により直線偏
光に変換され、検光子６及びテレスコープ１を経て光検
出器８で検出される。消光法では、偏光子８と検光□゛
子６を調節して検光子〇を透過する光を消光状態（クロ
スニフルの状態）とし、この消光状態を光検出器８で検
出する。一方、測光法では偏光子８と補償器５を固定し
、検光子〇の方位角を定速で回転して光検出器８の出力
を。交流信号に変換して□測定する。
消光法は、消光状態を利用するので光源の強度変動や検
出器の非直線性が誤差にならず高精度の測定を行なえる
利点があるが、光学素子の調節が複雑であり、しかも消
光の自由度が多く解析が複−″（４） 雑になる欠点がある。特に膜厚の厚い試料では複１素項
に多重解が生じて厚ざを算出できなくなる。
出器の非直線性が誤差にならず高精度の測定を行なえる
利点があるが、光学素子の調節が複雑であり、しかも消
光の自由度が多く解析が複−″（４） 雑になる欠点がある。特に膜厚の厚い試料では複１素項
に多重解が生じて厚ざを算出できなくなる。
また、測光法では光源の強度変動等の誤差を生じ易い要
因が多く正確を期しがたい欠点がある。また、上述した
２種の測定方法では％波長板等の位５相の補償器５を用
いているが、この補償器５は偏光子８や検光子６に比べ
精度の高い素子を製造しにくく測定系の精度がこの補償
器５の精度により制限を受け、高精度の測定値が得にく
い不都合もある。更に、近年分光解析法が注目されてお
り、１０波長を変えて物体又は薄膜の光学定数を測定で
きる分光偏光解析装置の開発も強く要請されている。
因が多く正確を期しがたい欠点がある。また、上述した
２種の測定方法では％波長板等の位５相の補償器５を用
いているが、この補償器５は偏光子８や検光子６に比べ
精度の高い素子を製造しにくく測定系の精度がこの補償
器５の精度により制限を受け、高精度の測定値が得にく
い不都合もある。更に、近年分光解析法が注目されてお
り、１０波長を変えて物体又は薄膜の光学定数を測定で
きる分光偏光解析装置の開発も強く要請されている。
本発明の目的は上述した欠点を解消し、％波長板等の補
償器を使用しなくて済み構成が簡単で高精度の測定が行
なえる偏光解析装置を提供するこ′。
償器を使用しなくて済み構成が簡単で高精度の測定が行
なえる偏光解析装置を提供するこ′。
とにある。
本発明の他の目的は、入射光の波長を変えて物体及び薄
膜の光学定数を測定できる分光偏光解析装置を提供する
ことにある。
膜の光学定数を測定できる分光偏光解析装置を提供する
ことにある。
更に、本発明の他の目的は、消光の自由度が少′”″な
く、シかも低反射率の試料や膜厚の厚い試料の１光学定
数も測定し得る偏光解析装置を提供することにある。
く、シかも低反射率の試料や膜厚の厚い試料の１光学定
数も測定し得る偏光解析装置を提供することにある。
本発明は試料の入射側に光源と偏光子とを配設し、出射
側に検光子と光検出器とを配設して試料□からの反射光
又は透過光の偏光状態を測定する偏光解析装置において
、光源として白色光源を用い、前記光源と光検出器との
元路内に分光器を配設したことを特徴とするものである
。
側に検光子と光検出器とを配設して試料□からの反射光
又は透過光の偏光状態を測定する偏光解析装置において
、光源として白色光源を用い、前記光源と光検出器との
元路内に分光器を配設したことを特徴とするものである
。
以下図面を裕照して本発明の詳細な説明する。１°゛第
８図は本発明による偏光解析装置の一例の構成を示す線
図である。本例では光源として白色光源を用いる。白色
光源１１から発した光はコリメータ１２により平行光と
されてから偏光子１８を経て直線偏光とされ試料１４に
入射する。直線偏゛−゛光した光束が試料に入射すると
振幅反射率比ρの値によって定まる偏光状態となって反
射される。
８図は本発明による偏光解析装置の一例の構成を示す線
図である。本例では光源として白色光源を用いる。白色
光源１１から発した光はコリメータ１２により平行光と
されてから偏光子１８を経て直線偏光とされ試料１４に
入射する。直線偏゛−゛光した光束が試料に入射すると
振幅反射率比ρの値によって定まる偏光状態となって反
射される。
この振幅反射率比ρは試料１４への入射光の波長により
相異し、試料１４１からの反射光は波長により相異した
偏光状態の光が集合したものとなる。パこの種々の偏光
状態にある偏光から成る反射光は１検光子１５に入射し
、検光子１５の透過軸方向の成分が透過され波長により
強度変化した白色光として分光器１６に入射する。分光
器Ｉ６への入射光は測定者の操作により任意の波長毎に
透過され゛光検出器１７により受光される。本例では偏
光子１８と検光子１５に直線偏光子を用いるものとする
。検光子１５による強度変化のしかたはそれぞぞれの波
長に対する偏光状態を反映しており、試料１４からの反
射光に直線偏光した偏光が含まれ１゛ている場合には、
検光子１５の方位角を調節することにより消光でき、消
光状態が光検出器１７で観測される。このように偏光子
１８と検光子１５に直線偏光子を用いれば、振幅反射率
比ρが実数となる波長を検出できると共に、試料１４で
直線゛偏光として反射された光の振動面の傾きが消光法
と同一の精度で測定できる。この場合、検光子１５の方
位角と分光器１６の波長ダイヤルを交互に調節すれば光
検出器１７で消光状態が検出され、直線偏光として反射
された波長及びその波長の尤の振動面の傾きが測定でき
る。
相異し、試料１４１からの反射光は波長により相異した
偏光状態の光が集合したものとなる。パこの種々の偏光
状態にある偏光から成る反射光は１検光子１５に入射し
、検光子１５の透過軸方向の成分が透過され波長により
強度変化した白色光として分光器１６に入射する。分光
器Ｉ６への入射光は測定者の操作により任意の波長毎に
透過され゛光検出器１７により受光される。本例では偏
光子１８と検光子１５に直線偏光子を用いるものとする
。検光子１５による強度変化のしかたはそれぞぞれの波
長に対する偏光状態を反映しており、試料１４からの反
射光に直線偏光した偏光が含まれ１゛ている場合には、
検光子１５の方位角を調節することにより消光でき、消
光状態が光検出器１７で観測される。このように偏光子
１８と検光子１５に直線偏光子を用いれば、振幅反射率
比ρが実数となる波長を検出できると共に、試料１４で
直線゛偏光として反射された光の振動面の傾きが消光法
と同一の精度で測定できる。この場合、検光子１５の方
位角と分光器１６の波長ダイヤルを交互に調節すれば光
検出器１７で消光状態が検出され、直線偏光として反射
された波長及びその波長の尤の振動面の傾きが測定でき
る。
次に本発明による装置の解析方法について説明する。本
発明による方法は、前述したΔ−ｊａｎ’Ｆ法及び主入
射角法と対比すれば位相差Δが０又はπとなる波長λと
その波長の振幅反射率比ρとを測一定変数とする新規な
偏光解析法として位置付けられる。
発明による方法は、前述したΔ−ｊａｎ’Ｆ法及び主入
射角法と対比すれば位相差Δが０又はπとなる波長λと
その波長の振幅反射率比ρとを測一定変数とする新規な
偏光解析法として位置付けられる。
透明薄膜が形成されている場合について解析する。前述
した多重反射干渉の式に基き振幅反射率比ρは複素平面
上に表示できる。第４図は膜厚ｄｆ’□゛が変化したと
きの振幅反射率比ρの変化を示す等屈折率曲線であり、
横軸は実軸を示し、縦軸は虚軸を示している。第４図に
示す曲線は透明体から成る薄膜の等屈折率曲線でありほ
ぼ円に近い曲線で表わされる。厚さｄｆ−０，即ち下地
だけのとき“゛はａ点にあり、位相差Δがπの奇数倍の
ときはｂ点にある。そして厚さｄｆが変化するに従って
ａ点を始点として曲線上を右廻り又は左廻りに移動する
。尚、薄膜の屈折率が変化すると点線で示す曲線に移行
し位相差Δがπの奇数倍になる実軸を切る位置が変化す
る。即ち、本発明では振幅反射ｌ重比ρが実数となる点
、即ち曲線が実軸を通る点を精密に測定することになる
。第４図において振幅反射率比ｐを厚さｄｆの変化で説
明したが、試料への入射光の波長λのファクターは前掲
した薄゛・膜中を一往復するときに生ずる位相差δに含
まれ、また屈折率の波長に対する変化は無視できる程小
さいから、定性的には入射光の波長λが変化することに
よる振幅反射率ρの変化は第４図に示すｄｆの変化を読
み直せばよいことになる。即ち、透明１“□薄膜では、
第４図に示す曲線が実軸を切るａ又けｂ点でｐ成分と８
成分の位相差Δは０又はπとなり、このとき試料からの
反射光が直線偏光となる。
した多重反射干渉の式に基き振幅反射率比ρは複素平面
上に表示できる。第４図は膜厚ｄｆ’□゛が変化したと
きの振幅反射率比ρの変化を示す等屈折率曲線であり、
横軸は実軸を示し、縦軸は虚軸を示している。第４図に
示す曲線は透明体から成る薄膜の等屈折率曲線でありほ
ぼ円に近い曲線で表わされる。厚さｄｆ−０，即ち下地
だけのとき“゛はａ点にあり、位相差Δがπの奇数倍の
ときはｂ点にある。そして厚さｄｆが変化するに従って
ａ点を始点として曲線上を右廻り又は左廻りに移動する
。尚、薄膜の屈折率が変化すると点線で示す曲線に移行
し位相差Δがπの奇数倍になる実軸を切る位置が変化す
る。即ち、本発明では振幅反射ｌ重比ρが実数となる点
、即ち曲線が実軸を通る点を精密に測定することになる
。第４図において振幅反射率比ｐを厚さｄｆの変化で説
明したが、試料への入射光の波長λのファクターは前掲
した薄゛・膜中を一往復するときに生ずる位相差δに含
まれ、また屈折率の波長に対する変化は無視できる程小
さいから、定性的には入射光の波長λが変化することに
よる振幅反射率ρの変化は第４図に示すｄｆの変化を読
み直せばよいことになる。即ち、透明１“□薄膜では、
第４図に示す曲線が実軸を切るａ又けｂ点でｐ成分と８
成分の位相差Δは０又はπとなり、このとき試料からの
反射光が直線偏光となる。
そして、これらの直線偏光の傾きは、入射光の波長λを
独立変数とする振幅反射率比ρ（λ）からめ゛られる。
独立変数とする振幅反射率比ρ（λ）からめ゛られる。
今干渉の次数をｍとするとｔａｎＦとｓｉｎΔは波長λ
ｍの関数であり、このときの消光条件は、位相条件から Ｘｍ１） −ｔａｎ Ｗ −ＳｉｎΔ −〇 振幅条件から、 Ｒｅ ｐ −ｔａｎ？ｌ１０ｏｓΔ −ｔａｎ Ｆｍ −−ｔａｎθｐＩＩｔａｎθＡ となる。
ｍの関数であり、このときの消光条件は、位相条件から Ｘｍ１） −ｔａｎ Ｗ −ＳｉｎΔ −〇 振幅条件から、 Ｒｅ ｐ −ｔａｎ？ｌ１０ｏｓΔ −ｔａｎ Ｆｍ −−ｔａｎθｐＩＩｔａｎθＡ となる。
ただし、θｐとθＡは偏光子と検光子の透過軸の方位角
を示す。今、偏光子の方位角を一４５°に固定スれば、
ｔａｎＦ−ｔａｎθＡとなり、これを満す検光子の方位
角θＡをθｍとすると、消光位置は２ｍとθｍの関数と
なり、従来の偏光解析装置を用いて ゛波長λｍでｐ成
分とＳ成分の位相差ΔがΔ＝０又はπとなるときのｔａ
ｎθＡを測定することと等価である。
を示す。今、偏光子の方位角を一４５°に固定スれば、
ｔａｎＦ−ｔａｎθＡとなり、これを満す検光子の方位
角θＡをθｍとすると、消光位置は２ｍとθｍの関数と
なり、従来の偏光解析装置を用いて ゛波長λｍでｐ成
分とＳ成分の位相差ΔがΔ＝０又はπとなるときのｔａ
ｎθＡを測定することと等価である。
次に透明下地だけから成る場合について説明すする。消
光条件をめると、位相条件から、（ただし、ｍは正の整
数） 振巾条件から、 ｔａｎθｍ−ｔａｎＦｍ−ｆ（ｃｏｓδ）ただし、 （ただしｇ −ｃｏｓδ−Ｍμとする）従って、偶数次
ｍ−２７の場合には（ただしｌは正の整数） ａｏｓδ
−１であるから、ｔａｎθ２ｔ−ｔａｎＦ、２ノ””
ｆ（１）となる。ただし、ｒｏｐは下地だけのｐ成分の
振巾１反射率を一、 ｒｏｐは下地だけのＳ成分の振巾
反射率１率比である。また、ｍ−２１＋１の奇数次では
、ＯＯＳδ−−１であるから ｔａｎθ２□ヤ、−ｔａｎ％Ｆ、、＋□−ｆ（−ｔ）
−−−（５）となる。具体的に膜の厚さと屈折率の波長
分散をめるには、偶数次の波長とそのときの検光子の方
位角（λ、、θ、７）および奇数次の波長とそのときの
検光子の方位角（λ２□＋１，２□や□）とを測１・・
θ 定する。そして、次式より干渉の次数ｍを決定する 次に、奇数次の測定値がら波長λ２．＋□における屈１
折率ｎ（λ、！。□）を次式を満足する解から決定する
。
光条件をめると、位相条件から、（ただし、ｍは正の整
数） 振巾条件から、 ｔａｎθｍ−ｔａｎＦｍ−ｆ（ｃｏｓδ）ただし、 （ただしｇ −ｃｏｓδ−Ｍμとする）従って、偶数次
ｍ−２７の場合には（ただしｌは正の整数） ａｏｓδ
−１であるから、ｔａｎθ２ｔ−ｔａｎＦ、２ノ””
ｆ（１）となる。ただし、ｒｏｐは下地だけのｐ成分の
振巾１反射率を一、 ｒｏｐは下地だけのＳ成分の振巾
反射率１率比である。また、ｍ−２１＋１の奇数次では
、ＯＯＳδ−−１であるから ｔａｎθ２□ヤ、−ｔａｎ％Ｆ、、＋□−ｆ（−ｔ）
−−−（５）となる。具体的に膜の厚さと屈折率の波長
分散をめるには、偶数次の波長とそのときの検光子の方
位角（λ、、θ、７）および奇数次の波長とそのときの
検光子の方位角（λ２□＋１，２□や□）とを測１・・
θ 定する。そして、次式より干渉の次数ｍを決定する 次に、奇数次の測定値がら波長λ２．＋□における屈１
折率ｎ（λ、！。□）を次式を満足する解から決定する
。
ｊａｎθ２４＋１− ｔａｎ’ｉｌ！＋１次に、
より膜の厚さｄｆをめる。この場合膜厚ｄｆは波。
長に独立であるからこのｄｆの値を用いて波長λの関数
である屈折率ｎ（λｍ）は次式から計算によりめられる
。
である屈折率ｎ（λｍ）は次式から計算によりめられる
。
尚、偶数次の検光子の方位角θ２□は厚さと屈折率をめ
る場合には不要であるが、第１図では表わせないような
枚雑な糸を解析する場合に有効である。例えば、膜の屈
折率が厚さ方向で一様でない不均質な糸の解析に有効で
ある。屈折率が不拘１′質な層は等屈折率曲線上では位
相差Δが０または２ｍπとなる位置がずれる効果として
現われる。一方、奇数次における方位角θｇ□や、は層
の平均屈折率により決まるので不均質層の解析に特に有
効である。
る場合には不要であるが、第１図では表わせないような
枚雑な糸を解析する場合に有効である。例えば、膜の屈
折率が厚さ方向で一様でない不均質な糸の解析に有効で
ある。屈折率が不拘１′質な層は等屈折率曲線上では位
相差Δが０または２ｍπとなる位置がずれる効果として
現われる。一方、奇数次における方位角θｇ□や、は層
の平均屈折率により決まるので不均質層の解析に特に有
効である。
次に具体的実験例について説明する。本例で用。
いた装置の構成を第５図に示す。本例では入射角ダを５
０．２５に設定し、光源として１５０Ｗのキセノンラン
プ２１を用いた。キセノンランプ２１から放射された光
はフリメータ２２で平行光にぎれてから偏光子２８に入
射する。偏光子２８で直線偏光にされてから試料２４に
入射する。本例では楔形をしたＢＫ７の下地ＯこＭｇＦ
２を真空蒸着した薄膜を試料として用いた。試料面から
の反射光は検光子２５を透過した後スペクトロメータ２
６に１１・入射する。検光子２５の方位角θＡを調整す
ると２個の方位角の位置で所定の間隔の明瞭な暗線から
成るスペクトルか得られ、暗線の位置が消光位置となる
。本例では、検光子２５の方位角θＡを−１０，０４と
−０，６０に固定してスペクトロメータ １２６で波長
スキャンを行なう。第５図Ｇここの結果を示す。図中、
横軸は波長を示し、縦軸にスペクトロメータの出力を示
す。実線はθ１．− １０−０４゜におけるスペクトル
を示し、破線はθＡ−−０，６０’におけるスペクトル
を示し、一点鎖点はＭｇＦ２７ ”□ィルムのない状態
（下地だけ）におけるθＡ−１−〇、６０ Ｇこおける
スペクトロメータの出力を示している。第４図で説明し
たように試料から直線偏光が得られる位置は振巾反射率
比ρが実軸を切る２個の点があり、本例では検光子２５
の方位角θ□ 。
０．２５に設定し、光源として１５０Ｗのキセノンラン
プ２１を用いた。キセノンランプ２１から放射された光
はフリメータ２２で平行光にぎれてから偏光子２８に入
射する。偏光子２８で直線偏光にされてから試料２４に
入射する。本例では楔形をしたＢＫ７の下地ＯこＭｇＦ
２を真空蒸着した薄膜を試料として用いた。試料面から
の反射光は検光子２５を透過した後スペクトロメータ２
６に１１・入射する。検光子２５の方位角θＡを調整す
ると２個の方位角の位置で所定の間隔の明瞭な暗線から
成るスペクトルか得られ、暗線の位置が消光位置となる
。本例では、検光子２５の方位角θＡを−１０，０４と
−０，６０に固定してスペクトロメータ １２６で波長
スキャンを行なう。第５図Ｇここの結果を示す。図中、
横軸は波長を示し、縦軸にスペクトロメータの出力を示
す。実線はθ１．− １０−０４゜におけるスペクトル
を示し、破線はθＡ−−０，６０’におけるスペクトル
を示し、一点鎖点はＭｇＦ２７ ”□ィルムのない状態
（下地だけ）におけるθＡ−１−〇、６０ Ｇこおける
スペクトロメータの出力を示している。第４図で説明し
たように試料から直線偏光が得られる位置は振巾反射率
比ρが実軸を切る２個の点があり、本例では検光子２５
の方位角θ□ 。
のθＡ−−１０゜０４の位置が第４図におけるａ点と対
応し、θＡ−−０．６０がｂ点に対応している。表１に
第６ＦｇＪの正確な消光位置を示す。
応し、θＡ−−０．６０がｂ点に対応している。表１に
第６ＦｇＪの正確な消光位置を示す。
表 １
に固定し消光する波長λをめ、次にその波長λを固定し
方位角θよを正確に調節して正確な方位角θＡをめた。
方位角θよを正確に調節して正確な方位角θＡをめた。
θＡ−０，６０についても同様にしてめた値である。表
１において、ｍは干渉の次数−１を表わし、λ、は消光
する波長を表わし、−７は偶数次の方位角を、ヂ は奇
数次の方位角を表２ノ＋１ わす。
１において、ｍは干渉の次数−１を表わし、λ、は消光
する波長を表わし、−７は偶数次の方位角を、ヂ は奇
数次の方位角を表２ノ＋１ わす。
第６図にＢＩ３の下地にｄｆが６５８ ｎｍ ｃＤ Ｍ
ｇ１２層を形成した系のθＡ−−１０．０４とθＡ−１
−１５＆こ１（１おける理論値曲線を示す。第５図のス
ペクトルと第６図に示すスペクトルを比較すると、λ、
ｄ ８００ｎｍの領域を除き本例の実験結果として得ら
れた消光位置が理論値と正確に一致していることが理解
できる。
ｇ１２層を形成した系のθＡ−−１０．０４とθＡ−１
−１５＆こ１（１おける理論値曲線を示す。第５図のス
ペクトルと第６図に示すスペクトルを比較すると、λ、
ｄ ８００ｎｍの領域を除き本例の実験結果として得ら
れた消光位置が理論値と正確に一致していることが理解
できる。
次に屈折率の波長分散ｎ（λ）の結果を第７図に示す。
図中横軸は波長を示し、縦軸は屈折率を示している。こ
の屈折率の測定Ｑこは厚さ５９８ ｎｍと６５８ ｎｍ
の２棟のフィルムについて行ない、入射角メを６５．２
８°、 ５０．１７°および５ｏ。２５°の８種に亘“
□つて行ない、測定値として各々干渉の偶数次と奇１、
数次の値についてめた。尚、理論値曲線をｂｕｌｋｎｅ
として破線で示す。
の屈折率の測定Ｑこは厚さ５９８ ｎｍと６５８ ｎｍ
の２棟のフィルムについて行ない、入射角メを６５．２
８°、 ５０．１７°および５ｏ。２５°の８種に亘“
□つて行ない、測定値として各々干渉の偶数次と奇１、
数次の値についてめた。尚、理論値曲線をｂｕｌｋｎｅ
として破線で示す。
次に膜厚（１ｆの測定値を第８図に示す。図中横軸は波
長λを示し、縦軸は厚すｄｆを示す。本例 ・。
長λを示し、縦軸は厚すｄｆを示す。本例 ・。
定では多重干渉法で測定した厚ｇ ５９０ ｎｍと６５
８ｎｍの２種類の試料について行ない、入射角グも６０
．２と６５．２の２種について測定した。実線は入射角
グが５０．２の測定値を破線は６５．２°の測定値を示
す。測定値はほぼ多重干渉法でめた厚さと一致Ｅしてい
るが、λ） ８００ ｎｍの領域では波長λ、に対して
ゆるやかな変化を生じている。これは試料の不均質性に
帰因するものと考えられる。またλ＜８００ｎｍの領域
では急激な落ち込みを示しているが、下地ＢＫ７の吸収
に帰因するものと考え１゛られる。試料の膜厚ｄｆは波
長に依存しないから、本発明による装置を用いて測定す
れば、薄膜ゆ不均一性についても解析することができる
ことを意味する。
８ｎｍの２種類の試料について行ない、入射角グも６０
．２と６５．２の２種について測定した。実線は入射角
グが５０．２の測定値を破線は６５．２°の測定値を示
す。測定値はほぼ多重干渉法でめた厚さと一致Ｅしてい
るが、λ） ８００ ｎｍの領域では波長λ、に対して
ゆるやかな変化を生じている。これは試料の不均質性に
帰因するものと考えられる。またλ＜８００ｎｍの領域
では急激な落ち込みを示しているが、下地ＢＫ７の吸収
に帰因するものと考え１゛られる。試料の膜厚ｄｆは波
長に依存しないから、本発明による装置を用いて測定す
れば、薄膜ゆ不均一性についても解析することができる
ことを意味する。
以上説明したように本発明は光の偏光および千′。
渉性を共に利用した新規な解析方法であり、以下１に述
べる効果がある。
べる効果がある。
製造上高精度のものが得にくく測定装置の精度また、消
光位置による測定ができるので、光源の強度変動等が誤
差の要因とならず測定精度を一層向上することが可能に
なる。
光位置による測定ができるので、光源の強度変動等が誤
差の要因とならず測定精度を一層向上することが可能に
なる。
更に、試料に入射する光の波長を変えて測定する分光解
析が可能になり、紫外から赤外領域さらｌ・・にはマイ
クロ波領域での薄膜の特性の解析も可能になり、薄膜の
研究開発Ｑこ一層有効である。高精度の分光解析が可能
になることに伴ない、屈折率が厚さ方向に変化するよう
な不均質な物質の光学解析も可能になる。また、試料へ
の入射角を可変１′に設定して参入射角測定を併用すれ
ば多角的に測定が行なえ、複雑な系の解析に一層有効で
ある。
析が可能になり、紫外から赤外領域さらｌ・・にはマイ
クロ波領域での薄膜の特性の解析も可能になり、薄膜の
研究開発Ｑこ一層有効である。高精度の分光解析が可能
になることに伴ない、屈折率が厚さ方向に変化するよう
な不均質な物質の光学解析も可能になる。また、試料へ
の入射角を可変１′に設定して参入射角測定を併用すれ
ば多角的に測定が行なえ、複雑な系の解析に一層有効で
ある。
更に、２個の偏光子を用いるだけで済むから消光の自由
度が少なくゾーン解析が不要Ｇこなり、解析自体も従来
方法に比べはるかに容易に行なうこ′□′とが可能であ
る。
度が少なくゾーン解析が不要Ｇこなり、解析自体も従来
方法に比べはるかに容易に行なうこ′□′とが可能であ
る。
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく幾
多の変形が可能である。例えば、上述した実施例では分
光器を検光子の後側に配設したが、分光器は光源と光検
出器の間の光路内であればど５こに配置しても同様の測
定を行なうことが可能である。
多の変形が可能である。例えば、上述した実施例では分
光器を検光子の後側に配設したが、分光器は光源と光検
出器の間の光路内であればど５こに配置しても同様の測
定を行なうことが可能である。
また、上述した実施例では試料からの反射光の偏光状態
を測定しているが、試料の透過光の偏光状態を測定する
ことも本発明による原理を用いて１０測定することが可
能である。
を測定しているが、試料の透過光の偏光状態を測定する
ことも本発明による原理を用いて１０測定することが可
能である。
更に、試料の前後に位相補償器を配設する構成にすれば
、直線偏光以外の偏光について分光解析を行なうことが
可能である。ただし、この場合位相補償器による精度低
下が生ずるおそれがある。１１
、直線偏光以外の偏光について分光解析を行なうことが
可能である。ただし、この場合位相補償器による精度低
下が生ずるおそれがある。１１
第１図は偏光解析の原理を説明するための線図、第２図
は従来の偏光解析装置の一例の構成を示す線図、 第８図は本発明による偏光解析装置の一例の構パ成を示
す線図、 第４図は透明薄膜から成る試料の振巾反射率比を複素平
面上に表示した複素平面図、 第５図は実験例で使用した本発明による偏光解析装置の
構成を示す線図、 第６図はＭｇ２ｗ薄膜の検光子の方位角与が−１０，０
４と−０゜６０における分光特性を示す線図−第７図は
ＭｇＦ、の検光子の方位角θ□が−１０，０４と−１，
１５における分光特性の理論値曲線を示す線図、 第８図はＭｇＦ、の屈折率ｎ（λ）の波長分散を示す線
図、 第９図はＭｇＦ、の厚さｄｆの波長分散を示す線図であ
る。 １、１１．２１・・・光源 ２．１２．２２・・・コリ
メータ１５８、１８．２８・・・偏光子 ４．１４．２
４・・・試料６・・・位相補償器 ６．１５．２５・・
・検光子７・・・テレスコープ ８，１７・・・光検出
器１６・・・分光ｍ ２６・愉・スペクトロメータ。 第１図 第２図 第３図 第４図 一召 媚Ｗ ／′−−＼ ＼＼ ＼ ＼ ＼ １． 突軸 ａ ｔｔｂ ０ ７７／′ ＼＼−−７７ １虻長天− 第７図 り皮長天 第９図 ゑ長天（ｎｔｎ ）→
は従来の偏光解析装置の一例の構成を示す線図、 第８図は本発明による偏光解析装置の一例の構パ成を示
す線図、 第４図は透明薄膜から成る試料の振巾反射率比を複素平
面上に表示した複素平面図、 第５図は実験例で使用した本発明による偏光解析装置の
構成を示す線図、 第６図はＭｇ２ｗ薄膜の検光子の方位角与が−１０，０
４と−０゜６０における分光特性を示す線図−第７図は
ＭｇＦ、の検光子の方位角θ□が−１０，０４と−１，
１５における分光特性の理論値曲線を示す線図、 第８図はＭｇＦ、の屈折率ｎ（λ）の波長分散を示す線
図、 第９図はＭｇＦ、の厚さｄｆの波長分散を示す線図であ
る。 １、１１．２１・・・光源 ２．１２．２２・・・コリ
メータ１５８、１８．２８・・・偏光子 ４．１４．２
４・・・試料６・・・位相補償器 ６．１５．２５・・
・検光子７・・・テレスコープ ８，１７・・・光検出
器１６・・・分光ｍ ２６・愉・スペクトロメータ。 第１図 第２図 第３図 第４図 一召 媚Ｗ ／′−−＼ ＼＼ ＼ ＼ ＼ １． 突軸 ａ ｔｔｂ ０ ７７／′ ＼＼−−７７ １虻長天− 第７図 り皮長天 第９図 ゑ長天（ｎｔｎ ）→
Claims (1)
- Ｌ 試料の入射側に光源と偏光子とを配設し、出射側に
検光子と光検出器とを配設して試料゛□からの１ｉ射光
又は透過光の偏光状態を測定する偏光解析装置において
、光源として白色光源を用い、前記光源と光検出器との
光路内に分光器を配設したことを特徴とする偏光解析装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22986483A JPS60122333A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 偏光解析装置 |
| DE8484303871T DE3481220D1 (en) | 1983-12-07 | 1984-06-07 | Ellipsometer. |
| EP19840303871 EP0144115B1 (en) | 1983-12-07 | 1984-06-07 | An ellipsometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22986483A JPS60122333A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 偏光解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60122333A true JPS60122333A (ja) | 1985-06-29 |
| JPS6231289B2 JPS6231289B2 (ja) | 1987-07-07 |
Family
ID=16898890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22986483A Granted JPS60122333A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 偏光解析装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0144115B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60122333A (ja) |
| DE (1) | DE3481220D1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2602338B1 (fr) * | 1986-07-30 | 1989-06-30 | Centre Nat Rech Scient | Ellipsometre a modulation de phase fonctionnant dans l'infrarouge |
| IL96483A (en) * | 1990-11-27 | 1995-07-31 | Orbotech Ltd | Optical inspection method and apparatus |
| DE4128458C2 (de) * | 1991-08-28 | 1994-02-10 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration einer Komponente, insbesondere von Glucose, einer flüssigen optisch aktiven Substanz, insbesondere der Körperflüssigkeit eines Patienten, durch Polarimetrie |
| DE4301889A1 (de) * | 1993-01-14 | 1994-07-21 | Sentech Instr Gmbh | Verfahren zum Bestimmen charakteristischer Größen transparenter Schichten mit Hilfe der Ellipsometrie |
| EP0622624B1 (en) * | 1993-04-23 | 1999-12-01 | Research Development Corporation Of Japan | A method for observing film thickness and/or refractive index |
| ES2076083B1 (es) * | 1993-06-04 | 1996-06-01 | Fuesca Sl | Aparato y metodo de medida y control de la densidad de reticulacion de los tratamientos en caliente y frio del vidrio aligerado. |
| DE10123470B4 (de) * | 2001-05-15 | 2010-08-19 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Verfahren und Anordnung zur berührungslosen Ermittlung von Produkteigenschaften |
| CN103558157B (zh) * | 2013-11-19 | 2015-10-28 | 上海理工大学 | 基于dsp的全数字自动化旋光光谱仪及测试方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5619576A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-24 | Fujitsu Ltd | Address matching detection system in multiple-space processing data processing system |
-
1983
- 1983-12-07 JP JP22986483A patent/JPS60122333A/ja active Granted
-
1984
- 1984-06-07 DE DE8484303871T patent/DE3481220D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-06-07 EP EP19840303871 patent/EP0144115B1/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5619576A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-24 | Fujitsu Ltd | Address matching detection system in multiple-space processing data processing system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0144115B1 (en) | 1990-01-31 |
| EP0144115A3 (en) | 1986-05-07 |
| EP0144115A2 (en) | 1985-06-12 |
| DE3481220D1 (en) | 1990-03-08 |
| JPS6231289B2 (ja) | 1987-07-07 |
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