JPS61294338A - 干渉法膜屈折率測定装置 - Google Patents
干渉法膜屈折率測定装置Info
- Publication number
- JPS61294338A JPS61294338A JP13575685A JP13575685A JPS61294338A JP S61294338 A JPS61294338 A JP S61294338A JP 13575685 A JP13575685 A JP 13575685A JP 13575685 A JP13575685 A JP 13575685A JP S61294338 A JPS61294338 A JP S61294338A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- refractive index
- measured
- light
- intensity
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- Pending
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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】
（イ）発明の目的
［産業上の利用分野］
この発明は干渉法を利用したＲ膜の屈折率を測定するた
めの膜層折率測定装置に関するものである。
めの膜層折率測定装置に関するものである。
［従来の技術］
物質の屈折率を測定する技術としては偏光を利用した屈
折率測定法としてアベレスの方法やエリプソメータが知
られているｄ ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、アベレスの方法は膜が試料の全面につい
ている場合には測定できず、またエリプソメータの場合
は測定が容易ではなく、また、測定操作も煩雑であり、
この様なことから薄膜の膜層折率の１５９度の測定技術
の開発が望まれている。
折率測定法としてアベレスの方法やエリプソメータが知
られているｄ ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、アベレスの方法は膜が試料の全面につい
ている場合には測定できず、またエリプソメータの場合
は測定が容易ではなく、また、測定操作も煩雑であり、
この様なことから薄膜の膜層折率の１５９度の測定技術
の開発が望まれている。
この発明は上記の如き事情に篤みてなされたものであっ
て、ｎ膜の膜層折率の測定を高精度にかつ容易に測定す
ることができる膜層折率測定装置を提供することを目的
とするものである。
て、ｎ膜の膜層折率の測定を高精度にかつ容易に測定す
ることができる膜層折率測定装置を提供することを目的
とするものである。
（ロ）発明の構成
［問題を解決するための手段コ
この目的に対応して、この発明の干渉法膜層折率測定装
置は、被測定体である膜体にレーザ光を照明し得るレー
ザ光源と前記被測定体の表面で反射した光と前記被測定
体を透過した光を干渉させて干渉縞を形成する干渉計と
、前記干渉縞の強度を測定する光強度測定装置と及び前
記被測定体への前記レーザ光の入射角を変化させる回転
装置とを備えることを特徴としている。
置は、被測定体である膜体にレーザ光を照明し得るレー
ザ光源と前記被測定体の表面で反射した光と前記被測定
体を透過した光を干渉させて干渉縞を形成する干渉計と
、前記干渉縞の強度を測定する光強度測定装置と及び前
記被測定体への前記レーザ光の入射角を変化させる回転
装置とを備えることを特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例について説明する。
第１図において、１は膜層折率測定装買である。
膜層折率測定装＠１はレーザ光源２、ミラー３、ミラー
４、ピンホール５、レンズ６、フォトディテクター７、
増幅ＰＪ８及び処理装＠１１を備えており、ピンホール
５とレンズ６との間に被測定膜１０を配置するように構
成されている。被測定膜１０はレンズやガラス板等の反
射面１２をもつ基板１３の上に密着して形成されるもの
である。被測定１ｇ１１０及び基板１３は一体として回
転装置１４によってレーザビームの光軸に＠直な回転軸
に関して回転変位可能である。
４、ピンホール５、レンズ６、フォトディテクター７、
増幅ＰＪ８及び処理装＠１１を備えており、ピンホール
５とレンズ６との間に被測定膜１０を配置するように構
成されている。被測定膜１０はレンズやガラス板等の反
射面１２をもつ基板１３の上に密着して形成されるもの
である。被測定１ｇ１１０及び基板１３は一体として回
転装置１４によってレーザビームの光軸に＠直な回転軸
に関して回転変位可能である。
［作用］
レーザ光源２からのレーザ光はミラー３．４で光路変更
されたのち、ピンホール５を通過して被測定膜１０を照
明する。被測定膜１ｏを照明したレーザ光は、第２図に
示すように、一部分が被測定膜１０の表面で反射しく反
射光ＩＡ）、残部分は被測定膜１０を透過して被測定膜
１０の裏面に達し、被測定膜１０の裏面若しくは基板１
３の反射面１２で反射する（反射光１．＞。このように
、被測定膜１０を照明したレーザ光の反射光ＩＡの光路
長と反射光■８の光路長との間には差があり、この光路
長の差ｄは ｄ −ＡＢ＋ＢＣ−ＡＤ である。
されたのち、ピンホール５を通過して被測定膜１０を照
明する。被測定膜１ｏを照明したレーザ光は、第２図に
示すように、一部分が被測定膜１０の表面で反射しく反
射光ＩＡ）、残部分は被測定膜１０を透過して被測定膜
１０の裏面に達し、被測定膜１０の裏面若しくは基板１
３の反射面１２で反射する（反射光１．＞。このように
、被測定膜１０を照明したレーザ光の反射光ＩＡの光路
長と反射光■８の光路長との間には差があり、この光路
長の差ｄは ｄ −ＡＢ＋ＢＣ−ＡＤ である。
光路長に差がある反射光■４と反射光Ｉ８は干渉し、レ
ンズ６の焦点位置で干渉縞を生じる。このレンズ６の焦
点位置にはフォトディテクター７が位置し、フォトディ
テクター７が干渉光を検出して光電変換し、干渉光の強
度に応じた電圧を発生する。この電圧を増幅器８で増幅
し、処理装置１１に入力して干渉光の強度を検出する。
ンズ６の焦点位置で干渉縞を生じる。このレンズ６の焦
点位置にはフォトディテクター７が位置し、フォトディ
テクター７が干渉光を検出して光電変換し、干渉光の強
度に応じた電圧を発生する。この電圧を増幅器８で増幅
し、処理装置１１に入力して干渉光の強度を検出する。
この干渉光の強度はレーザ光の被測定膜１ｏへの入射角
度の変化に応じて変化するから、回転１ｆｉ１１４によ
って被測定１１１０を回転させてレーザ光の被測定膜１
０への入射角度を変えながら干渉光の強度を測定し、干
渉光の強度の変化の極値が生ずる回転角を求め、この極
値を生ずる回転角を任意の演算機（図示せず）に入力し
て被測定膜１０の屈折率を求める。
度の変化に応じて変化するから、回転１ｆｉ１１４によ
って被測定１１１０を回転させてレーザ光の被測定膜１
０への入射角度を変えながら干渉光の強度を測定し、干
渉光の強度の変化の極値が生ずる回転角を求め、この極
値を生ずる回転角を任意の演算機（図示せず）に入力し
て被測定膜１０の屈折率を求める。
入射角θ１における入射光と入射角θ２おける入射光と
は波長が同じものでもよいし、波長が異なるものでもよ
い。
は波長が同じものでもよいし、波長が異なるものでもよ
い。
次に被測定膜１０の屈折率を求める原理について説明す
る。
る。
（Ａ）まず、入射角θ１における入射光と入射角θ２に
おける入射光との波長が共にλである場合は次の通りで
ある。
おける入射光との波長が共にλである場合は次の通りで
ある。
第２図のような屈折率ｎ、厚さｈの被測定膜１０にレー
ザ光が角度θで入射した場合を考える。
ザ光が角度θで入射した場合を考える。
被測定１１！Ｊ１０の表面からの反射光を！４、裏面か
らの反射光をＩ８とすると！、、１．の光路差ｄＡＢＣ
−ΔＤ＝ｄ （１）とすると ｄ −２ｈ ｎ （２） で表わされる。
らの反射光をＩ８とすると！、、１．の光路差ｄＡＢＣ
−ΔＤ＝ｄ （１）とすると ｄ −２ｈ ｎ （２） で表わされる。
この場合の干渉光の強度は
Ｉ＝Ａ＋ＢＣＯ３（（２π／λ）ｄ）
Ｉ＝Ａ＋Ｂｃｏｓ
×（（４π／λ）１１ｐ；５）（３）
で表わされる。
干渉縞の隣接する極値にお【ノる角度θ１、θ２、θ３
とすると位相は （４π／λ）ｈＰｓｉｎ （３，＝ｍ ｙｔ （４
）以上のように表わされる。この３式より各々の差の比
をとり展開して解くと屈折率ｎは 十ｓｉｎ θ３）） （７）上
式のように表わされる。
とすると位相は （４π／λ）ｈＰｓｉｎ （３，＝ｍ ｙｔ （４
）以上のように表わされる。この３式より各々の差の比
をとり展開して解くと屈折率ｎは 十ｓｉｎ θ３）） （７）上
式のように表わされる。
よって（３）式で与えられる干渉光の強度の変化の極値
から入射角θ１．θ２．θ３がゎがれば被測定膜１０の
屈折率ｎを求めることができる。
から入射角θ１．θ２．θ３がゎがれば被測定膜１０の
屈折率ｎを求めることができる。
（Ｂ）次に入射角θ１における入射光の波長がλ１、入
射角θ２における入射光の波長がλ２、入射角θ３にお
ける入射光の波長がλ３の場合は次の通りである。
射角θ２における入射光の波長がλ２、入射角θ３にお
ける入射光の波長がλ３の場合は次の通りである。
干渉縞の極値における波長λ１、角度θ１、波長λ２、
角度θ２、波長λ３、角度θ３における位相は と表わされる。
角度θ２、波長λ３、角度θ３における位相は と表わされる。
この３式より各々の差の比をとり展開して解くと屈折率
ｎは 八−（４λ ・λ ２−λ ２・λ ２一λ２・λ３
′）２ 一４λ ・λ ４・λ ２ Ｂ＝２ （４λ ・λ −２２・λ ２−２２ ・
λ３ ） （λ ・λ ２ｓｉｎ２θ 一４λ ・λ ” ｓｉｎ ２θ ２ ２ 、２ ＋λ１ ・λ２ ｓｌｎ θ３） ＋４λ ・λ ４・λ ２ ・ ２ ・ ２ （ｓｉｎ θ１＋ＳＩｎ θ３） Ｃ＝（λ ・λ ２ｓｉｎ ２θ −４２ ・λ ２ｓｉｎ ２θ ２ ２．２ ２ ＋λ１ ・λ２ ｓｉｎ θ３） 一４λ ・λ ４・λ ２ ・ ２ ｘｓ＋ｎ θ −ｓｉｎ ２θ 上式の様に表わされる。
ｎは 八−（４λ ・λ ２−λ ２・λ ２一λ２・λ３
′）２ 一４λ ・λ ４・λ ２ Ｂ＝２ （４λ ・λ −２２・λ ２−２２ ・
λ３ ） （λ ・λ ２ｓｉｎ２θ 一４λ ・λ ” ｓｉｎ ２θ ２ ２ 、２ ＋λ１ ・λ２ ｓｌｎ θ３） ＋４λ ・λ ４・λ ２ ・ ２ ・ ２ （ｓｉｎ θ１＋ＳＩｎ θ３） Ｃ＝（λ ・λ ２ｓｉｎ ２θ −４２ ・λ ２ｓｉｎ ２θ ２ ２．２ ２ ＋λ１ ・λ２ ｓｉｎ θ３） 一４λ ・λ ４・λ ２ ・ ２ ｘｓ＋ｎ θ −ｓｉｎ ２θ 上式の様に表わされる。
よって被測定膜の入射光の波長λ１、λ２、λ３が与え
られており、かつ（３）式で与えられる干渉光の強度の
変化の極値から入射角θ１、θ２、θ３がわかれば、被
測定膜１０の屈折率ｎを求めることができる。
られており、かつ（３）式で与えられる干渉光の強度の
変化の極値から入射角θ１、θ２、θ３がわかれば、被
測定膜１０の屈折率ｎを求めることができる。
［実験例］
試料としては第４図に示すように、ガラス基板１８上に
クロム（Ｃｒ）１７をコートシて反射面１２を持つ基板
１３を構成し、その反射面１２の上にフッ化マグネシウ
ム（ＭＱＦ２）をコートして被測定膜１０とした。
クロム（Ｃｒ）１７をコートシて反射面１２を持つ基板
１３を構成し、その反射面１２の上にフッ化マグネシウ
ム（ＭＱＦ２）をコートして被測定膜１０とした。
Ａｒイオンレーザを用いて第４図に示す構成の被測定膜
の屈折率を測定した。
の屈折率を測定した。
Δ、入射角θ１における入射光と入射角θ２における入
射光の波長が同じ場合 今、（３）式において、 波長 λ＝０．４８８０μｍ 屈折率 ｎ−１，３８ １さ ｈ１＝１．３μｍ、 ｈ２ ＝０．６５μｍ
Ａ＝１．８＝１ とした場合、入ＯＡ角度θを０°〜９０”に変化させた
時の強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の変化をプロットして
いき、第３図を作成した。
射光の波長が同じ場合 今、（３）式において、 波長 λ＝０．４８８０μｍ 屈折率 ｎ−１，３８ １さ ｈ１＝１．３μｍ、 ｈ２ ＝０．６５μｍ
Ａ＝１．８＝１ とした場合、入ＯＡ角度θを０°〜９０”に変化させた
時の強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の変化をプロットして
いき、第３図を作成した。
この第３図のグラフ−１より曹ａｘ 、 −ｉｎを読取
り、（７）式より屈折率ｎを求めると、となり、実際の
試料の屈折率ｎ−１，３８とよく一致していることがわ
かる。
り、（７）式より屈折率ｎを求めると、となり、実際の
試料の屈折率ｎ−１，３８とよく一致していることがわ
かる。
このように隣接する極値における角度θ１゜θ２．θ３
より屈折率ｎが求まる。
より屈折率ｎが求まる。
Ｂ、入射角θ における入射光の波長がハ、入射角θ２
における入射光の波長がλ２、入射角０ における入射
光の波長がλ３の場合今、（３）式において、 波長 λ１−０．４８８０μｍ λ２−０．５１４５μｍ λ３−０．６３２８μｍ 屈折率 ｎ＝１．３８ 厚さ ｈ−１，３μｍ Ａ−１，８−１ とした場合、入射角度θをＯ°〜９０°に変化させた時
の強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の変化をプロットしてい
き、第５図を作成した。第５図におけるグラフ１はλ、
＝０．４８８０μｍ１ グラフ３はλ２＝０．５１４５μｍ１ グラフ４はλ３＝０．６３２８μｍの場合を表わしてい
る。
における入射光の波長がλ２、入射角０ における入射
光の波長がλ３の場合今、（３）式において、 波長 λ１−０．４８８０μｍ λ２−０．５１４５μｍ λ３−０．６３２８μｍ 屈折率 ｎ＝１．３８ 厚さ ｈ−１，３μｍ Ａ−１，８−１ とした場合、入射角度θをＯ°〜９０°に変化させた時
の強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の変化をプロットしてい
き、第５図を作成した。第５図におけるグラフ１はλ、
＝０．４８８０μｍ１ グラフ３はλ２＝０．５１４５μｍ１ グラフ４はλ３＝０．６３２８μｍの場合を表わしてい
る。
この第５図のグラフよりｌｌ１ａｘ 、 ｗｉｎを読取
り、（１１）式より屈折率ｎを求める。
り、（１１）式より屈折率ｎを求める。
この両グラフより−ａｘ 、 ｓｉｎを読み取って０求
屈折率ｎ−１，３８とよく一致していることがわかる。
屈折率ｎ−１，３８とよく一致していることがわかる。
この場合にはＡ、の単一波長を用いる場合に比較して、
小さい角度変化で干渉縞強度のＷａＸ及び■ｉｎを求め
ることができるので、精度が向上する。
小さい角度変化で干渉縞強度のＷａＸ及び■ｉｎを求め
ることができるので、精度が向上する。
［実験例］
試料としては第４図に示すように、ガラス基板１８上に
クロム（Ｏｒ）１７をコートして反射面１２を持つ基板
１３を構成し、その反射面１２の上にフッ化マグネシウ
ム（ＭｏＦ３）をコート（て被測定ｓｉｏとした。
クロム（Ｏｒ）１７をコートして反射面１２を持つ基板
１３を構成し、その反射面１２の上にフッ化マグネシウ
ム（ＭｏＦ３）をコート（て被測定ｓｉｏとした。
Ａｒイオンレーザを用いて第４図に示す構成のの値が得
られた。
られた。
（ハ）発明の効果
このように、この発明の干渉を利用した膜層折率測定装
置によれば、薄膜の屈折率の測定を高精度にかつ非接触
で容易に測定することができる。
置によれば、薄膜の屈折率の測定を高精度にかつ非接触
で容易に測定することができる。
第１図はこの発明の一実施例に係わる膜層折率測定装置
を示す構成説明図、第２図は被測定膜における光路を示
す拡大説明図、第３図は干渉光の強度と被測定膜への光
の入射角度との関係を示すグラフ、第４図は試料の構成
を示す縦断面説明図、及び第５図は他の干渉光の強度と
被測定膜への光の入射角度の関係を示すグラフである。
を示す構成説明図、第２図は被測定膜における光路を示
す拡大説明図、第３図は干渉光の強度と被測定膜への光
の入射角度との関係を示すグラフ、第４図は試料の構成
を示す縦断面説明図、及び第５図は他の干渉光の強度と
被測定膜への光の入射角度の関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 被測定体である膜体にレーザ光を照明し得るレーザ光源
と前記被測定休の表面で反射した光と前記被測定体を透
過した光を干渉させて干渉縞を形成する干渉計と、前記
干渉縞の強度を測定する光強度測定装置と及び前記被測
定体への前記レーザ光の入射角を変化させる回転装置と
を備えることを特徴とする干渉法膜屈折率測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13575685A JPS61294338A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 干渉法膜屈折率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13575685A JPS61294338A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 干渉法膜屈折率測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61294338A true JPS61294338A (ja) | 1986-12-25 |
Family
ID=15159123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13575685A Pending JPS61294338A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 干渉法膜屈折率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61294338A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS533363A (en) * | 1976-06-30 | 1978-01-13 | Canon Inc | Measurement method and measurement device |
| JPS5782752A (en) * | 1980-11-12 | 1982-05-24 | Ricoh Co Ltd | Measuring method for refractivity of thin film |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP13575685A patent/JPS61294338A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS533363A (en) * | 1976-06-30 | 1978-01-13 | Canon Inc | Measurement method and measurement device |
| JPS5782752A (en) * | 1980-11-12 | 1982-05-24 | Ricoh Co Ltd | Measuring method for refractivity of thin film |
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