JPS6091241A - 薄膜の屈折率測定装置 - Google Patents
薄膜の屈折率測定装置Info
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- JPS6091241A JPS6091241A JP20032483A JP20032483A JPS6091241A JP S6091241 A JPS6091241 A JP S6091241A JP 20032483 A JP20032483 A JP 20032483A JP 20032483 A JP20032483 A JP 20032483A JP S6091241 A JPS6091241 A JP S6091241A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- refractive index
- light
- angle
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
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- 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】
産業上の利用分野
本発明は、薄膜の屈折率を非接触で光学的に測定する、
特に偏光とブリュースタ角の原理を利用した薄膜の屈折
率測定装置に関するものである。
特に偏光とブリュースタ角の原理を利用した薄膜の屈折
率測定装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
近年、薄膜を利用した光学素子、例えば光薄膜導波素子
等が通信関係に使用されるようになってきているが、そ
れに伴なって前記のような光学素子を作る場合、薄膜の
屈折率を測定することが重要になっている。薄膜の屈折
率を測定するには種々の方法があるが、その中で偏光と
ブリュースタ角の原理を利用した測定法は、比較的簡便
な装置で測定ができるのでよく使用されている。
等が通信関係に使用されるようになってきているが、そ
れに伴なって前記のような光学素子を作る場合、薄膜の
屈折率を測定することが重要になっている。薄膜の屈折
率を測定するには種々の方法があるが、その中で偏光と
ブリュースタ角の原理を利用した測定法は、比較的簡便
な装置で測定ができるのでよく使用されている。
以下図面を参照しながら測定の原理および従来の薄膜の
屈折率測定装置について説明する。まず第１図を用いて
測定原理を説明する。１はＰ偏光の入射光束、２は基板
、３は基板上に形成された被測定薄膜、４は基板２より
反射するＮ射光束、６は被泪す定薄膜３よシ反射する反
射光束である。
屈折率測定装置について説明する。まず第１図を用いて
測定原理を説明する。１はＰ偏光の入射光束、２は基板
、３は基板上に形成された被測定薄膜、４は基板２より
反射するＮ射光束、６は被泪す定薄膜３よシ反射する反
射光束である。
内反射光束４，５のエネルギー反射率をＲ８，ＲＦとす
る。Ｐ偏光の光束１を基板２と被測定薄膜３に、空気−
Ｎ膜間のブリュースタ角ψＢを入射角として入射させた
とき、 Ｒｓ ＝ ＲＦ となり、被６１１１定薄膜の屈折率ＮはＮ＝ｔａｎψｕ で与えられることがわかっている。すなわちＲｓ−ＲＦ
となる角度をめることにより薄膜の屈折率をめること
ができる。
る。Ｐ偏光の光束１を基板２と被測定薄膜３に、空気−
Ｎ膜間のブリュースタ角ψＢを入射角として入射させた
とき、 Ｒｓ ＝ ＲＦ となり、被６１１１定薄膜の屈折率ＮはＮ＝ｔａｎψｕ で与えられることがわかっている。すなわちＲｓ−ＲＦ
となる角度をめることにより薄膜の屈折率をめること
ができる。
次に第２図を用いて、従来の薄膜の屈折率測定装置およ
び測定方法について説明する。６は光源、７は偏光板、
８はレンズ、９は受光素子あるいは肉眼である。光源６
から発せられた光束を偏光板７でもってＰ偏光にし、レ
ンズ８で平行光束として基板２に入射させそのときの反
射光束を受光素子で受光し反射光束のエネルギー反射率
Ｒｓを入射角を変化させ入射角の関数として測定する。
び測定方法について説明する。６は光源、７は偏光板、
８はレンズ、９は受光素子あるいは肉眼である。光源６
から発せられた光束を偏光板７でもってＰ偏光にし、レ
ンズ８で平行光束として基板２に入射させそのときの反
射光束を受光素子で受光し反射光束のエネルギー反射率
Ｒｓを入射角を変化させ入射角の関数として測定する。
同様に次は光束を基板２上に形成された被測定薄膜３に
入射させそのときの反射光束のエネルギー反射率Ｒｙを
入射角の関数として測定する。そこでＲｓ ＝ ＲＦ となる角度、すなわち空気−薄膜間のブリュースター角
ψＢをめ、被測定薄膜３の屈折率ｎをｎ ＝ ｔａｎψ
Ｂ でめている。しかしながらこの方法によると、測定に時
間がかかる上に、両反射エネルギー率Ｒｓ、ＲＦを測定
する際に時間差が生じるために、光源にドリフトが生じ
たりすることがあり、それが原因となって測定結果に誤
差が生じていた。また、受光部に肉眼を使う方法では、
第３図に示すようにＰ偏光の光束１を基板２と基板２上
の薄膜３の境界部分に入射させ、前記の原理により、空
気−薄膜間のブリュースター角ψＢではＲ５＝ＲＦ となる。すなわち、基板２からの反射光束の反射エネル
ギーＲｓ と基板上の被測定薄膜３からの反射光束の反
射エネルギーＲＦが等しくなることにより、肉眼９で境
界部分からの内反射光束を見ると、ブリュースター角ψ
Ｂにおいて基板２と薄膜３の境界線が消失する。従って
光束の入射角を変化させ、受光側では境界線を観察し、
境界線が消失する角度をめ、それより屈折率をめていた
。
入射させそのときの反射光束のエネルギー反射率Ｒｙを
入射角の関数として測定する。そこでＲｓ ＝ ＲＦ となる角度、すなわち空気−薄膜間のブリュースター角
ψＢをめ、被測定薄膜３の屈折率ｎをｎ ＝ ｔａｎψ
Ｂ でめている。しかしながらこの方法によると、測定に時
間がかかる上に、両反射エネルギー率Ｒｓ、ＲＦを測定
する際に時間差が生じるために、光源にドリフトが生じ
たりすることがあり、それが原因となって測定結果に誤
差が生じていた。また、受光部に肉眼を使う方法では、
第３図に示すようにＰ偏光の光束１を基板２と基板２上
の薄膜３の境界部分に入射させ、前記の原理により、空
気−薄膜間のブリュースター角ψＢではＲ５＝ＲＦ となる。すなわち、基板２からの反射光束の反射エネル
ギーＲｓ と基板上の被測定薄膜３からの反射光束の反
射エネルギーＲＦが等しくなることにより、肉眼９で境
界部分からの内反射光束を見ると、ブリュースター角ψ
Ｂにおいて基板２と薄膜３の境界線が消失する。従って
光束の入射角を変化させ、受光側では境界線を観察し、
境界線が消失する角度をめ、それより屈折率をめていた
。
しかしながらこの方法では簡便ではあるが肉眼で観察す
ることにより誤差を生じてしまう。まだ光源１にはＮａ
ランプが多く使われ、光源の指向性。
ることにより誤差を生じてしまう。まだ光源１にはＮａ
ランプが多く使われ、光源の指向性。
安定度が悪く、そのために誤差が生じることもある。
以上のように従来の６１１１定装置では、精度のよい屈
折率測定ができないという問題点を有していた。
折率測定ができないという問題点を有していた。
発明の目的
本発明の目的は、比較的簡便な装置で精度のよい薄膜の
屈折率測定を可能とする測定装置を提供することでａる
。
屈折率測定を可能とする測定装置を提供することでａる
。
発明の構成
本発明の薄膜のＲ１（折率４１）１定装置は、指向性を
有する光源と、前記光源から発する光束を一定角度内で
角度走査する角度偏向器と、被測定物に入射する前記光
束をＰ（Ｊｉｉｔ光にする偏光板と、前記被測定物より
反射された前記光束の強度を一次元的もしくは２次元的
分布として受光する受光素子と、前記角度偏向器と前記
受光素子からの電気信号を処理する電気信号処理回路と
を具備してなることを特徴とするものであって、前記光
源はレーザーまたは分光計であり、前記受光素子は、固
体撮像素子（ｃａｎ）を利用している。
有する光源と、前記光源から発する光束を一定角度内で
角度走査する角度偏向器と、被測定物に入射する前記光
束をＰ（Ｊｉｉｔ光にする偏光板と、前記被測定物より
反射された前記光束の強度を一次元的もしくは２次元的
分布として受光する受光素子と、前記角度偏向器と前記
受光素子からの電気信号を処理する電気信号処理回路と
を具備してなることを特徴とするものであって、前記光
源はレーザーまたは分光計であり、前記受光素子は、固
体撮像素子（ｃａｎ）を利用している。
これにより、簡単に基板上に形成された薄膜の屈折率を
精度よく測定することができる。
精度よく測定することができる。
実施例の説明
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第４図は本発明の一実施例における薄膜の屈折率４川定
装置の構成図を示すものである。第４図において１ｏは
指向性のよい光束を発する光源であり本実施例では波長
６３２８人のＨｅ−Ｎｅレーザーに使用した。１１は光
源１０から発した光束を一定角度内で、角度走査し基板
および薄膜への入射角を変化させるだめの角度偏向器、
１２は内反射光束４，５を受光する受光素子であり、反
射光束のエネルギーを二次元的分布として受光できる素
子として固体撮像素子（ｃａｎ）を利用している。１３
は受光素子１２および角度偏向器１１からの電気信号を
処理し反射光束のエネルギーの二次元的分布を最小にす
べく入射角を検出する電気信号処理回路である。
装置の構成図を示すものである。第４図において１ｏは
指向性のよい光束を発する光源であり本実施例では波長
６３２８人のＨｅ−Ｎｅレーザーに使用した。１１は光
源１０から発した光束を一定角度内で、角度走査し基板
および薄膜への入射角を変化させるだめの角度偏向器、
１２は内反射光束４，５を受光する受光素子であり、反
射光束のエネルギーを二次元的分布として受光できる素
子として固体撮像素子（ｃａｎ）を利用している。１３
は受光素子１２および角度偏向器１１からの電気信号を
処理し反射光束のエネルギーの二次元的分布を最小にす
べく入射角を検出する電気信号処理回路である。
以上のように構成された本実施例の薄膜の屈折準用１１
定装置について以下その動作を説明する。まず第４図の
光源１０より発した光束は角度偏向器１１で入射角を設
定きれ、偏光板７でＰ偏光に偏光されて、Ｐ偏光の入射
光束として、基板上の基板−薄膜の境界部へ入射する。
定装置について以下その動作を説明する。まず第４図の
光源１０より発した光束は角度偏向器１１で入射角を設
定きれ、偏光板７でＰ偏光に偏光されて、Ｐ偏光の入射
光束として、基板上の基板−薄膜の境界部へ入射する。
境界部からの反射光束は受光素子１２に入射する。受光
素子１２は反射光束のエネルギーを二次元的分布として
受光できるものであるため、基板および薄膜からの反射
エネルギーＲｓ、ＲＦを得ることができる、受光素子１
２から得られる反射エネルギーＲ５，ＲＰの分布信号と
角度偏向器１１からの入射角の信号を電気信号処理回路
１３にとり入れ、反射エネルギーＲｓ、Ｒｙの平均値Ｒ
ｓ、π７をめ、その差の絶対値 Ｒ−１互５−ＲＦＩ が看小となる入射角を検出することにより、前記原理に
もとづいて薄膜の屈折率を測定することができる。本発
明の薄膜の屈折率測定装置の精度は１０−４以上のオー
ダーであり、従来の測定装置の精度（１０〜１０ ）に
比較して精度のよい値が得られた。
素子１２は反射光束のエネルギーを二次元的分布として
受光できるものであるため、基板および薄膜からの反射
エネルギーＲｓ、ＲＦを得ることができる、受光素子１
２から得られる反射エネルギーＲ５，ＲＰの分布信号と
角度偏向器１１からの入射角の信号を電気信号処理回路
１３にとり入れ、反射エネルギーＲｓ、Ｒｙの平均値Ｒ
ｓ、π７をめ、その差の絶対値 Ｒ−１互５−ＲＦＩ が看小となる入射角を検出することにより、前記原理に
もとづいて薄膜の屈折率を測定することができる。本発
明の薄膜の屈折率測定装置の精度は１０−４以上のオー
ダーであり、従来の測定装置の精度（１０〜１０ ）に
比較して精度のよい値が得られた。
なお、上の実施例では指向性のよい光源をＨｅ−Ｎｅ
レーザーとしたが、特にＨｅ−Ｎｅレーザー例限定され
るものではなく、他のレーザーあるいは分光計を用いる
こともできる。
レーザーとしたが、特にＨｅ−Ｎｅレーザー例限定され
るものではなく、他のレーザーあるいは分光計を用いる
こともできる。
発明の効果
以上の説明から明らか々ように本発明の薄膜の屈折率測
定装置は、指向性のよい光源と、角度偏向器と、偏光板
と、反射光束の強度を一次元的もしくは二次元的分布と
して受光する受光素子と、電気信号処理回路を具備した
ものであり、本発明の装置によれば従来より短時間でさ
らに２ケタ程度精度のよい薄膜の屈折率測定ができるた
め、その実用上の価値は犬なるものがある。
定装置は、指向性のよい光源と、角度偏向器と、偏光板
と、反射光束の強度を一次元的もしくは二次元的分布と
して受光する受光素子と、電気信号処理回路を具備した
ものであり、本発明の装置によれば従来より短時間でさ
らに２ケタ程度精度のよい薄膜の屈折率測定ができるた
め、その実用上の価値は犬なるものがある。
第１図は測定原理を説明する図、第２図および第３図は
従来の薄膜の屈折率測定装置の概略図、第４図は本発明
の一実施例における薄膜の屈折率測定装置の概略図であ
る。 １・・・・・・Ｐ偏光の入射光束、２・・・・基板、３
・・・・・・基板２上に形成さｔた被４１１１定薄膜、
４・・・・・・基板２より反射する反射光束、５・・・
・・・基板２上に形成された被測定薄膜３より反射する
反射光束、６・・・・・・光源、７・・・・・・偏光板
、８・・・・・・レンス゛、９・・・・・受光素子ある
いは肉眼、１０・・・・・・指向性のよい光束を発する
光源、１１・・・・・・光束を一定角度内で角度走査す
る角度偏向器、１２・・・・・・反射光束を受光する受
光素子、１３・・・・・電気信号処理回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名菓１
図 第２図
従来の薄膜の屈折率測定装置の概略図、第４図は本発明
の一実施例における薄膜の屈折率測定装置の概略図であ
る。 １・・・・・・Ｐ偏光の入射光束、２・・・・基板、３
・・・・・・基板２上に形成さｔた被４１１１定薄膜、
４・・・・・・基板２より反射する反射光束、５・・・
・・・基板２上に形成された被測定薄膜３より反射する
反射光束、６・・・・・・光源、７・・・・・・偏光板
、８・・・・・・レンス゛、９・・・・・受光素子ある
いは肉眼、１０・・・・・・指向性のよい光束を発する
光源、１１・・・・・・光束を一定角度内で角度走査す
る角度偏向器、１２・・・・・・反射光束を受光する受
光素子、１３・・・・・電気信号処理回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名菓１
図 第２図
Claims (3)
- （１）指向性を有する光源と、前記光源から発する光束
を一定角度内で角度走査する角度偏向器と、基板および
基板上に形成された薄膜に入射する前記光束をＰ偏光に
する偏光板と１．前記基板および基板上に形成された薄
膜より反射された前記光束の強度を一次元的もビくは二
次元的分布として受光する受光素子と、前記角度偏向器
と前記受光素子からの電気信号を処理する電気信号処理
回路とを具備してなることを特徴とする薄膜の屈折率測
定装置。 - （２） 指向性を有する光源は、レーザーまたは分光計
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄
膜の屈折率測定装置。 - （３）受光素子は、固体撮像素子であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の薄膜の屈折率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20032483A JPS6091241A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 薄膜の屈折率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20032483A JPS6091241A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 薄膜の屈折率測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091241A true JPS6091241A (ja) | 1985-05-22 |
Family
ID=16422399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20032483A Pending JPS6091241A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 薄膜の屈折率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6091241A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06174636A (ja) * | 1992-12-08 | 1994-06-24 | Res Dev Corp Of Japan | 膜厚と光学定数の測定方法 |
| JP2015169553A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 株式会社リコー | 屈折率測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5729922A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-18 | Tokyo Optical Co Ltd | Measuring device for refractive characteristic of optical system |
-
1983
- 1983-10-26 JP JP20032483A patent/JPS6091241A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5729922A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-18 | Tokyo Optical Co Ltd | Measuring device for refractive characteristic of optical system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06174636A (ja) * | 1992-12-08 | 1994-06-24 | Res Dev Corp Of Japan | 膜厚と光学定数の測定方法 |
| JP2015169553A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 株式会社リコー | 屈折率測定装置 |
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