JPS63204123A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPS63204123A JPS63204123A JP3452987A JP3452987A JPS63204123A JP S63204123 A JPS63204123 A JP S63204123A JP 3452987 A JP3452987 A JP 3452987A JP 3452987 A JP3452987 A JP 3452987A JP S63204123 A JPS63204123 A JP S63204123A
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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、光の反射における偏光角の現象を利用する
ことによｐ、結晶体表面および厚膜、薄膜の光学定数、
膜厚が同時に測定できることに関するものである。
ことによｐ、結晶体表面および厚膜、薄膜の光学定数、
膜厚が同時に測定できることに関するものである。
従来の技術
物質表面の複素屈折率あるいは、その表面に付着した薄
膜の光学定数の測定は、偏光させた平行光束を試料面に
入射させ９反射光の偏光状態を検出する偏光解析装置が
一般的に利用されている。
膜の光学定数の測定は、偏光させた平行光束を試料面に
入射させ９反射光の偏光状態を検出する偏光解析装置が
一般的に利用されている。
この方法は、基板と薄膜との多重反射を利用しているた
め膜厚によシ測定精度が変化し、まだ、膜厚がきわめて
厚い場合には測定不可能であった。
め膜厚によシ測定精度が変化し、まだ、膜厚がきわめて
厚い場合には測定不可能であった。
発明が解決しようとする問題点
表面の光学定数を測定する場合、基板との多重反射を利
用する限シ、膜厚の影響はさけられない。
用する限シ、膜厚の影響はさけられない。
そこで、この発明は、膜厚による測定精度の影響を除き
、効率よく物質表面の光学定数、膜厚を測定しようとす
るものである。
、効率よく物質表面の光学定数、膜厚を測定しようとす
るものである。
問題点を解決するだめの手段
物質表面の屈折率は、光の反射によって測定可能である
。しかし９反射面が無損失誘電体である場合を除いては
、屈折率が複素量となるため、複素反射係数の測定が必
要とされる。この複素反射係数を測定する場合、その絶
対値はともかく９位相の測定は、波長に比べてはるかに
小さい距離の測定をともない、実際上かなシの困難を生
じる。
。しかし９反射面が無損失誘電体である場合を除いては
、屈折率が複素量となるため、複素反射係数の測定が必
要とされる。この複素反射係数を測定する場合、その絶
対値はともかく９位相の測定は、波長に比べてはるかに
小さい距離の測定をともない、実際上かなシの困難を生
じる。
そこで、光の反射を利用するにしても反射波の絶対値と
位相の測定ではなく、電界が入射面内にちる平面波−ｐ
偏波−を用い２反射における偏光角（ある入射角におい
て２反射波が極小となる）の存在を手がかシとして、偏
光角の位置とそのときの最小反射波だけの測定値から、
複素屈折率の形式を利用して１表面の光学定数を求める
方法である。
位相の測定ではなく、電界が入射面内にちる平面波−ｐ
偏波−を用い２反射における偏光角（ある入射角におい
て２反射波が極小となる）の存在を手がかシとして、偏
光角の位置とそのときの最小反射波だけの測定値から、
複素屈折率の形式を利用して１表面の光学定数を求める
方法である。
い丑、第１図に示すように、境界面をＺ＝０にと先光の
進行方法とＺ軸を含む平面内にＸ軸をとる。媒質■から
媒質■の境界面に向がって、ｐ偏波が入射した場合の複
素反射係数は２次式となる。
進行方法とＺ軸を含む平面内にＸ軸をとる。媒質■から
媒質■の境界面に向がって、ｐ偏波が入射した場合の複
素反射係数は２次式となる。
ここで、芹は複素屈折率で次式の関係にある。
ｚｌ＋ ２２は両媒質の波動インピーダンスであシ、ε
。
。
μ、σはそれぞれ誘電率、透磁率、導電率である。
いま、（１）式から、バが実数のとき２反射係数が零と
なるような入射角を求めると次式となる。
なるような入射角を求めると次式となる。
ｔａｎφ３＝１川、（３）
これはよく知られた偏光角であシ、この入射角をφ□と
書く。ただし、媒質■が損失のある場合のＩＲＩ の極
小値に対応する入射角（準偏光角）をも偏光角と呼び、
φ６と書くととにする。ここで。
書く。ただし、媒質■が損失のある場合のＩＲＩ の極
小値に対応する入射角（準偏光角）をも偏光角と呼び、
φ６と書くととにする。ここで。
最小反射係数の大きさを知るために、（２）式の関係を
考慮して（１）式の絶対値を取ム極小値を取る条件から
次式となる。
考慮して（１）式の絶対値を取ム極小値を取る条件から
次式となる。
いずれにせよ、αの値は小さいもので、媒質の損失が小
さい場合には、α（１となる。したがりて。
さい場合には、α（１となる。したがりて。
複素屈折率の大きさと偏角は次式で計算できる。
実施例
具体的な実施については、第２図に示すような光学系で
測定できる。光源は直線偏光されたＨｅ−Ｎｅ ｖ−ザ
（波長０．６３２８μｍ）を使用する。
測定できる。光源は直線偏光されたＨｅ−Ｎｅ ｖ−ザ
（波長０．６３２８μｍ）を使用する。
（ランダム偏光の場合は、偏光フィルタあるいは偏光プ
リズムを組み合わせてｐ偏光を作る。）入射角の設定は
、第３図に示されているようにマイクロヘッドによる角
度設定を行なうことにより高精度な入射角１反射角の設
定が可能である。
リズムを組み合わせてｐ偏光を作る。）入射角の設定は
、第３図に示されているようにマイクロヘッドによる角
度設定を行なうことにより高精度な入射角１反射角の設
定が可能である。
測定手順は、各入射角における反射波強度を測定し、直
射光との比較により反射係数を求め、偏光角と最小反射
係数を求める。ここで、偏光角とそのときの最小反射係
数を正確に求めるために。
射光との比較により反射係数を求め、偏光角と最小反射
係数を求める。ここで、偏光角とそのときの最小反射係
数を正確に求めるために。
偏光角近傍の測定値を利用して、最小二乗法による２次
曲線近似によシ極小値の座標より求める手法を用いた。
曲線近似によシ極小値の座標より求める手法を用いた。
第４図は、シリコン薄膜表面の反射特性を示しだもので
ある。測定例において、偏光角と最小反射係数の大きさ
、すなわち、偏光角近傍の実測データから求めた理論曲
線は、入射角の広い範囲にわたって実測値とよく一致し
ている。
ある。測定例において、偏光角と最小反射係数の大きさ
、すなわち、偏光角近傍の実測データから求めた理論曲
線は、入射角の広い範囲にわたって実測値とよく一致し
ている。
しだがって、ここで求めた複素屈折率は正確なものであ
ると考えられる。寸だ、同一試料を偏光解析装置で測定
した結果ともよく一致していた。すなわち、偏光角近傍
だけの測定値から表面に関する等測的な全データが得ら
れることになる。
ると考えられる。寸だ、同一試料を偏光解析装置で測定
した結果ともよく一致していた。すなわち、偏光角近傍
だけの測定値から表面に関する等測的な全データが得ら
れることになる。
このように本発明に係る準偏光角による測定方法によれ
ば、準偏光角の位置と最小反射係数の大きさを見つける
だけで、試料面の光学定数が測定できるという利点を有
する。
ば、準偏光角の位置と最小反射係数の大きさを見つける
だけで、試料面の光学定数が測定できるという利点を有
する。
第１図は反射の座標系の説明図、第２図は本発明の原理
図、第３図は試料ホルダーの説明図、第４図は本発明の
一実施例を示す説明図である。 １・・・・・・発光部、 ２・・・・・・被測定物。 ３・・・・・・ホルダー、 ４・・・・・・受光部。
図、第３図は試料ホルダーの説明図、第４図は本発明の
一実施例を示す説明図である。 １・・・・・・発光部、 ２・・・・・・被測定物。 ３・・・・・・ホルダー、 ４・・・・・・受光部。
Claims (1)
- 電界ベクトルが入射面内にある平面波（ｐ偏波）のＨｅ
−Ｎｅレーザ（波長０．６３２８μｍ）光を物質表面に
入射させ、反射の際に生じる偏光角を測定する方法およ
び偏光角とそのときの最小反射波の大きさの測定値をも
とにして、表面の光学定数、膜厚の同時簡易測定方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3452987A JPS63204123A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3452987A JPS63204123A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63204123A true JPS63204123A (ja) | 1988-08-23 |
Family
ID=12416800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3452987A Pending JPS63204123A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63204123A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58182518A (ja) * | 1982-04-12 | 1983-10-25 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | エリプソメ−タ |
| JPS61277026A (ja) * | 1985-06-01 | 1986-12-08 | Kurabo Ind Ltd | 偏光角検出方法および偏光角検出装置 |
-
1987
- 1987-02-19 JP JP3452987A patent/JPS63204123A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58182518A (ja) * | 1982-04-12 | 1983-10-25 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | エリプソメ−タ |
| JPS61277026A (ja) * | 1985-06-01 | 1986-12-08 | Kurabo Ind Ltd | 偏光角検出方法および偏光角検出装置 |
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