KR101624271B1 - Method and apparatus for measuring optical anisotropy parameter - Google Patents
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Abstract
차동 SMP법을 발전시켜, 상이한 3개의 편광상태에서의 복소 진폭 반사율비의 위상차 및 크기를 단시간에 측정할 수 있게 한다. The differential SMP method is developed so that the phase difference and magnitude of the complex amplitude reflectance ratio in the three different polarization states can be measured in a short time.
A∼D 중, 3개의 편광상태의 합계 12종의 광 강도에 기초하여 위상차 및 크기를 측정한다. A and D, the phase difference and the magnitude are measured based on the total light intensity of 12 kinds of three polarization states.
(A) P±αA의 편광에 대하여 편광 간 위상을 γA1 및 γA2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사시켰을 때의 반사광에 포함되는 합계 4종류의 S 편광; (B) P 편광을 입사시켰을 때, 반사광의 P 편광과 S 편광의 편광 간 위상차를 γB1 및 γB2로 조정한 편광 중, S±αB로 진동하는 합계 4종류의 편광; (C) S±αC의 편광에 대하여 편광 간 위상을 γC1 및 γC2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사시켰을 때의 반사광에 포함되는 합계 4종류의 P 편광; (D) S 편광을 입사시켰을 때, 반사광의 P 편광과 S 편광의 편광 간 위상차를 γD1 및 γD2로 조정한 편광 중, P±αD로 진동하는 합계 4종류의 편광.(A) Four kinds of S polarized lights in total included in the reflected light when four kinds of polarized lights in total, in which the inter-polarization phase is adjusted to? A1 and? A2 with respect to the polarization of P ± alpha A ; (B) Four types of polarized light that oscillates at S +/- alpha B among the polarized light whose polarization phase retardation of the P polarized light and the S polarized light of the reflected light is adjusted to? B1 and? B2 when the P polarized light is incident; (C) a total of four kinds of P polarized light included in the reflected light at the time of the S-polarized with respect to the ± α C sikyeoteul joining a total of four types of polarization adjusting the phase between the polarization by γ and γ C1 C2; (D) Four types of polarized light that oscillate at P ± α D among the polarized light in which the polarization phase difference between the P-polarized light and the S-polarized light of the reflected light is adjusted by γ D1 and γ D2 when S polarized light is incident.
입사광, 측정방위, 반사광, 편광 성분, 광 강도, 광학 이방성 패러미터, P 편광, S 편광 Incident light, measurement orientation, reflected light, polarization component, light intensity, optical anisotropy parameter, P polarized light, S polarized light
Description
본 발명은, 측정대상면에 형성된 광학 이방성 막의 복소 진폭 반사율비의 위상차를 측정하는 광학적 이방성 패러미터 측정방법 및 측정장치에 관한 것으로, 특히, 액정 배향막의 검사 등의 사용에 적합하다. The present invention relates to an optical anisotropic parameter measurement method and apparatus for measuring a phase difference of a complex amplitude reflectivity ratio of an optically anisotropic film formed on a measurement target surface, and is particularly suitable for use such as inspection of a liquid crystal alignment film.
액정 디스플레이는, 표면에 투명 전극 및 배향막을 적층한 이면측 유리 기판과, 표면에 컬러 필터, 투명 전극 및 배향막을 적층 형성한 표면측 유리 기판이, 스페이서를 사이에 두고 배향막끼리 마주 향하고, 그 배향막의 간극에 액정을 봉입한 상태에서 밀봉됨과 아울러, 그 표리 양측에 편광 필터가 적층된 구조로 이루어져 있다. The liquid crystal display has a back side glass substrate on which a transparent electrode and an orientation film are laminated on the surface and a front side glass substrate on which a color filter, a transparent electrode and an orientation film are laminated on the surface, and the orientation films face each other with a spacer therebetween. And a polarizing filter is laminated on both sides of the front and back surfaces.
여기에서, 액정 디스플레이가 정상적으로 동작하기 위해서는 액정분자가 균일하게 동일한 방향으로 배열되어 있을 필요가 있으며, 배향막이 액정분자의 방향성을 결정한다. Here, in order for the liquid crystal display to operate normally, it is necessary that the liquid crystal molecules are uniformly arranged in the same direction, and the orientation film determines the directionality of the liquid crystal molecules.
이 배향막이 액정분자를 정렬시킬 수 있는 것은, 일축성 광학적 이방성을 갖고 있기 때문으로, 배향막이 그 전체면에 걸쳐 균일한 일축성 광학적 이방성을 가 지고 있으면 액정 디스플레이에 결함을 발생시키기 어렵고, 광학적 이방성이 불균일한 부분이 존재하면 액정분자의 방향이 흐트러지기 때문에 액정 디스플레이가 불량품으로 된다. This alignment film can align the liquid crystal molecules because it has uniaxial optical anisotropy. If the alignment film has uniform uniaxial optical anisotropy over its entire surface, it is difficult to cause defects in the liquid crystal display, and optical anisotropy If this uneven portion exists, the liquid crystal display becomes defective because the direction of the liquid crystal molecules is disturbed.
즉, 배향막의 품질은 그대로 액정 디스플레이의 품질에 영향을 주어, 배향막에 결함이 있으면 액정분자의 방향성이 흐트러지기 때문에, 액정 디스플레이에도 결함을 일으키게 된다. That is, the quality of the alignment layer affects the quality of the liquid crystal display as it is, and if there is a defect in the alignment layer, the orientation of the liquid crystal molecules is disturbed, which causes defects in the liquid crystal display.
따라서, 액정 디스플레이를 조립할 때에, 미리 배향막의 결함의 유무를 검사하여 품질이 안정한 배향막만을 사용하도록 하면, 액정 디스플레이의 수율이 향상되어, 생산효율이 향상된다. Therefore, when assembling a liquid crystal display, if the existence of defects in the alignment film is checked in advance and only the alignment film with stable quality is used, the yield of the liquid crystal display is improved and the production efficiency is improved.
이 때문에 종래부터, 배향막의 검사방법으로서 일반화 엘립소메트리법(비특허문헌 1)이 알려져 있다. For this reason, a generalized ellipsometry method (non-patent document 1) is known as an inspection method of an alignment film from the past.
비특허문헌 1: R. M. A. Azzam and N. M. Bashara: Ellipsometry and Polarized Light(North-Holland, Amsterdam, 1986)Non-Patent Document 1: RMA Azzam and NM Bashara: Ellipsometry and Polarized Light (North-Holland, Amsterdam, 1986)
이 방법은 3개 이상의 복수의 입사 편광상태에 대하여 각각 반사 편광상태를 측정하고, 복소 진폭 반사율비 Rpp≡rpp/rss, Rps≡rps/rss, Rsp≡rsp/rss의 측정방위 방향 의존성을 측정한다. In this method, the reflection polarized state is measured for each of three or more incident polarized states, and the complex amplitude reflectivity ratio R pp ≡r pp / r ss , R ps ≡r ps / r ss , R sp ≡r sp / r The measurement direction dependency of ss is measured.
여기에서, Rχ(χ는 편광상태)는, 각각 측정점에 조사되는 입사광의 복소 진폭 반사율에 의해 정의되며, 구체적으로는, P 편광을 입사했을 때의 P 편광의 복소 진폭 반사율(rpp), S 편광을 입사했을 때의 S 편광의 복소 진폭 반사율(rss), S 편광 을 입사했을 때의 P 편광의 복소 진폭 반사율(rps), P 편광을 입사했을 때의 S 편광의 복소 진폭 반사율(rsp)의 비에 의해 정의된다. Here, R x (x is a polarization state) is defined by a complex amplitude reflectance of the incident light irradiated to the measurement point. Specifically, the complex amplitude reflectance r pp of the P polarized light when the P polarized light is incident, The complex amplitude reflectance (r ss ) of S polarized light when S polarized light is incident, the complex amplitude reflectance (r ps ) of P polarized light when S polarized light is incident, the complex amplitude reflectance (R ps ) of S polarized light when P polarized light is incident r sp ).
그리고, 입사광의 측정방위를 측정점에 세워진 법선의 주위로 360도 회전시켜 측정했을 때에, 복소 진폭 반사율비의 측정방위 방향 의존성을 측정할 수 있기 때문에, 상세하게 배향막의 분자 배향을 평가할 수 있지만, 측정에 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다. 또, 막 두께가 얇은 경우, 이방성의 검출 능력이 낮기 때문에, 이방성 그 자체를 검출할 수 없는 경우가 있다. The measurement orientation direction dependency of the complex amplitude reflectance ratio can be measured when the measurement direction of the incident light is measured by rotating 360 degrees around the normal line erected at the measurement point so that the molecular orientation of the alignment film can be evaluated in detail. There is a problem that it takes a long time. When the film thickness is thin, the anisotropy itself is not detectable because the anisotropy detection capability is low.
그래서 본 출원인은 분자 배향에 의한 광학 이방성을 고속으로 측정하는 방법으로서, 차동 SMP법을 제안했다. Therefore, the present applicant proposed a differential SMP method as a method for measuring the optical anisotropy by molecular orientation at a high speed.
특허문헌 1: 일본 특허공개 2008-76324호 공보Patent Document 1: JP-A-2008-76324
이 방법은, 측정대상물에 대하여 P 편광 또는 S 편광의 어느 일방의 방향을 기준방향으로 하고, 입사광 및 측정광의 일방을 기준방향으로 진동하는 직선 편광으로 하고, 입사광 및 측정광의 타방을 기준방향에 대하여 π/2±α(0<α<π/2)의 방향으로 진동하는 한 쌍의 직선 편광으로 하고, 그 한 쌍의 편광에 대응하는 2종류의 측정광의 광 강도를 측정하고, 얻어진 2개의 광 강도 데이터의 차분을 나타내는 차분 데이터에 기초하여 광학 이방성 패러미터를 측정하는 것으로, 광학 이방성 패러미터로서 측정대상물의 배향 방위, 광학축의 경사각, 배향의 크기를 단시간에 측정할 수 있다. In this method, one of the incident light and the measuring light is linearly polarized light oscillating in the reference direction, and the other of the incident light and the measuring light is moved in the reference direction the light intensities of two kinds of measurement lights corresponding to the pair of polarized lights are measured by using a pair of linearly polarized lights oscillating in the direction of? / 2? (0 <? <? / 2) By measuring the optically anisotropic parameter on the basis of the difference data representing the difference of the intensity data, it is possible to measure the orientation of the measurement object as the optically anisotropic parameter, the tilt angle of the optical axis, and the orientation size in a short time.
그렇지만, 차동 SPM법에서는 광학 이방성 물질의 특성을 가장 잘 나타내는 복소 진폭 반사율비의 위상차 및 크기에 대해서는 이것을 측정할 수 없어, 엘립소메트리 등의 다른 수법을 병용하지 않을 수 없다고 하는 문제가 있었다. However, in the differential SPM method, it is impossible to measure the phase difference and the magnitude of the complex amplitude reflectance ratio that best exhibits the characteristics of the optically anisotropic material, and there is a problem in that other methods such as ellipsometry can not be used in combination.
그리고, 측정방위에 따른 복소 진폭 반사율비의 위상차 및 크기를 측정할 수만 있으면, 종래 공지의 수법에 의해, 그 측정결과에 기초하여 합계 7개의 모든 광학 이방성 패러미터(배향 방위, 광학축의 경사각, 상광 굴절률, 이상광 굴절률, 배향층 막 두께, 배향층 굴절률, 무배향층 막 두께)를 측정하는 것도 가능하게 된다. If the phase difference and the magnitude of the complex amplitude reflectance ratio according to the measurement orientation can be measured, a total of seven all optical anisotropy parameters (orientation orientation, inclination angle of the optical axis, refractive index of the optical axis , Extraordinary refractive index, orientation layer film thickness, orientation layer refractive index, and non-orientation layer film thickness) can be measured.
그래서 본 발명은, 차동 SMP법을 더욱 발전시켜, 제1로 상이한 3개의 편광상태에서의 복소 진폭 반사율비의 위상차를 측정할 수 있고, 제2로 각각의 편광상태에서의 복소 진폭 반사율비를 측정할 수 있게 하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.Therefore, the present invention can further develop the differential SMP method, and can measure the phase difference of the complex amplitude reflectance ratio in the first three different polarization states, and secondly, measure the complex amplitude reflectance ratio in each polarization state To be able to do so.
이 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1의 발명은, 입사광을 측정대상면 상의 측정점에 소정의 측정방위로부터 일정 입사각도로 조사하고, 그 반사광에 포함되는 특정 방향의 편광 성분의 광 강도를 측정함으로써 얻어진 광 강도 데이터에 기초하여 광학 이방성 패러미터가 되는 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)(χ는 편광상태)를 측정하는 광학 이방성 패러미터 측정방법에 있어서,In order to solve this problem, the invention of claim 1 is characterized in that an incident light is irradiated to a measurement point on a measurement target surface at a predetermined incident angle from a predetermined measurement direction, and the light intensity of a polarization component in a specific direction included in the reflected light is measured, An optical anisotropy parameter measurement method for measuring a phase difference (? X ) (? Is a polarization state) of a complex amplitude reflectance ratio that becomes an optically anisotropic parameter based on intensity data,
상기 입사광을 편광화하여 미리 설정된 측정 방위로 측정점에 조사시켜 측정할 때에, 측정대상면을 기준으로 하여 이것에 직교하는 면 내에서 진동하는 직선 편광을 P 편광으로 하고, 이 P 편광에 직교하는 방향으로 진동하는 직선 편광을 S 편광으로 했을 때, 이하의 A∼D의 4개의 편광상태 중, 적어도 3개의 편광상태에서 각 4종류씩 합계 12종류의 반사광에 대하여 측정된 광 강도 데이터에 기초하여, 미리 설정한 프로그램에 따라, 각 편광상태마다 부여하는 편광 간 위상차가 동일한 반사광 강도 데이터끼리의 2개의 차로부터 2개의 광 강도 차 데이터를 산출하고, 이들 2개의 광 강도 차 데이터를 나눔으로써 그 입사광의 측정방위에서의 복소 진 폭 반사율비의 위상차(Δχ)를 산출하는 것을 특징으로 하고 있다. The linearly polarized light oscillating in a plane orthogonal to the measurement target surface is defined as P polarized light and the direction orthogonal to the P polarized light The light intensity data measured for 12 types of reflected light in total of four kinds of four polarization states in at least three polarization states among the following four polarization states A to D, According to a preset program, two light intensity difference data are calculated from two differences between reflected light intensity data having the same polarization phase difference given for each polarization state, and by dividing these two light intensity difference data, And a phase difference (DELTA x ) between the complex amplitude reflection ratio in the measurement direction is calculated.
A: P 편광의 진동방향에 대하여 ±αA(0<αA<π/2)의 방향으로 진동하는 한 쌍의 편광에 대하여, 각각의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γA1 및 γA2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 각 반사광에 포함되는 합계 4종류의 S 편광.A: For a pair of polarizations oscillating in the direction of ± α A (0 <α A <π / 2) with respect to the oscillation direction of P polarized light, the polarization interphase difference between the respective P polarized light components and S polarized light components is represented by γ A1 And? A2 , the total of four types of S polarized light included in each reflected light when the four types of polarized light are reflected from the measurement target surface as incident light.
B: P 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 반사광의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γB1 및 γB2로 조정한 2종류의 광에 포함되는 편광 중, S 편광의 진동방향에 대하여 ±αB(0<αB<π/2)의 방향으로 진동하는 합계 4종류의 편광.B: Of the polarized light included in the two types of light in which the polarization interphase difference between the P-polarized component and the S-polarized component of the reflected light is adjusted to be γ B1 and γ B2 when the P-polarized light is reflected from the measurement target surface as incident light, a total of four kinds of polarized light which oscillates in the directions of ± α B (0 <α B <π / 2) with respect to the vibration direction.
C: S 편광의 진동방향에 대하여 ±αC(0<αC<π/2)의 방향으로 진동하는 한 쌍의 편광에 대하여, 각각의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γC1 및 γC2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 각 반사광에 포함되는 합계 4종류의 P 편광.C: For a pair of polarizations oscillating in the direction of ± α C (0 <α C <π / 2) with respect to the oscillation direction of the S polarized light, the polarization interphase difference between the P polarized light component and the S polarized light component is defined as γ C1 And? C2 , and the total of four kinds of P polarized light included in each reflected light when the four kinds of polarized light adjusted by? C2 are reflected on the measurement target surface as incident light.
D: S 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 반사광의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γD1 및 γD2로 조정한 2종류의 광에 포함되는 편광 중, P 편광의 진동방향에 대하여 ±αD(0<αD<π/2)의 방향으로 진동하는 합계 4종류의 편광.D: Among the polarized lights included in the two types of light in which the polarization phase difference between the P-polarized component and the S-polarized component of the reflected light is adjusted to? D1 and? D2 when the S-polarized light is reflected on the measurement target surface as incident light, a total of four kinds of polarized light which oscillates in the directions of ± α D (0 <α D <π / 2) with respect to the vibration direction.
청구항 2의 발명은, 상기 측정방위를 측정점에 세워진 법선의 주위로 변화시키면서, 적어도 3개의 편광상태에서 각 4종류씩 합계 12종류의 반사광에 대하여 측정된 측정방위-광 강도 데이터에 기초하여, 미리 설정한 프로그램에 따라, 입사광의 측정방위에 따른 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)를 산출하는 것을 특징으로 하고 있다. The invention of claim 2 is characterized in that, while changing the measurement orientation around the normal line erected at the measurement point, based on the measured azimuth-light intensity data measured for 12 types of reflected light in total, each of four kinds in each of at least three polarization states, (? X ) of the complex amplitude reflectance ratio according to the measurement direction of the incident light according to the set program.
청구항 3의 발명은, 측정대상면 상의 측정점에 대하여 소정의 편광상태로 편광화된 광을 소정의 측정방위로부터 일정 입사각도로 조사하는 발광 광학계와, 그 반사광을 소정의 편광상태로 편광화한 광의 광 강도를 검출하는 수광 광학계와, 측정된 광 강도에 기초하여 광학 이방성 패러미터가 되는 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)(χ는 편광상태)를 산출하는 연산장치를 구비한 광학 이방성 패러미터 측정장치에 있어서,According to a third aspect of the present invention, there is provided a light-emitting device comprising: a light-emitting optical system for irradiating light polarized in a predetermined polarization state to a measurement point on a measurement target surface at a predetermined incident angle from a predetermined measurement direction; An optical anisotropic parameter measurement device comprising a light receiving optical system for detecting the intensity and a calculation device for calculating a phase difference? X (? Is a polarization state) of a complex amplitude reflectance ratio that becomes an optically anisotropic parameter based on the measured light intensity As a result,
상기 발광 광학계에는, 단색광을 조사하는 광원과, 편광방향의 조정이 가능한 편광자와, 위상의 조정이 가능한 발광측 위상 보상자가 이 순서로 개재됨과 아울러,The light-emitting optical system includes a light source for emitting monochromatic light, a polarizer capable of adjusting the polarization direction, and a light-emitting side phase compensator capable of adjusting the phase in this order,
상기 수광 광학계에는, 위상의 조정이 가능한 수광측 위상 보상자와, 편광방향의 조정이 가능한 검광자와, 검광자를 투과한 편광의 광 강도를 측정하는 광센서가 이 순서로 개재되고,The light receiving optical system includes a light receiving side phase compensator capable of adjusting the phase, an analyzer capable of adjusting the polarization direction, and an optical sensor for measuring the light intensity of the polarized light transmitted through the analyzer in this order,
측정대상면을 기준으로 하여 이것에 직교하는 면 내에서 진동하는 직선 편광을 P 편광으로 하고, 이것에 직교하는 방향으로 진동하는 직선 편광을 S 편광으로 했을 때에, 상기 연산장치에서는, 이하의 A∼D의 4개의 편광상태 중 적어도 3개의 편광상태의 각 4종류씩 합계 12종류의 반사광에 대하여 측정된 광 강도 데이터에 기초하여, 미리 설정한 프로그램에 따라, 각 편광상태마다 부여하는 편광 간 위상차가 동일한 반사광 강도 데이터끼리의 2개의 차로부터 2개의 광 강도 차 데이터를 산출하고, 이들 2개의 광 강도 차 데이터를 나눔으로써 그 입사광의 측정방위에서의 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)를 산출하는 것을 특징으로 하고 있다. When the linearly polarized light oscillating in a plane orthogonal to the measurement target plane is defined as P polarized light and the linearly polarized light oscillating in a direction orthogonal thereto is defined as S polarized light, D based on the light intensity data measured for 12 types of reflected light in total of four kinds of four polarization states of the four polarization states of D Two optical intensity difference data are calculated from two differences between the same reflected light intensity data, and the two optical intensity difference data are divided to calculate the phase difference (? X ) of the complex amplitude reflectance ratio in the measurement direction of the incident light .
청구항 4의 발명은, 발광 광학계 및 수광 광학계가 측정점에 세워진 법선의 주위로 상대적으로 회전 가능하게 또는 방사상으로 배치되고, 입사광의 측정방위에 따른 광 강도에 기초하여 광학 이방성 패러미터가 되는 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)(χ는 편광상태)를 산출하는 연산장치를 구비하고 있고, 연산장치에서는, 이하의 A∼D의 4개의 편광상태 중 적어도 3개의 편광상태의 각 4종류씩 합계 12종류의 반사광에 대하여 측정된 측정방위-광 강도 데이터에 기초하여, 미리 설정한 프로그램에 따라, 각 편광상태마다 부여하는 편광 간 위상차가 동일한 반사광 강도 데이터끼리의 2개의 차로부터 2개의 측정방위-광 강도 차 데이터를 산출하고, 이들 2개의 광 강도 차 데이터를 나눔으로써 입사광의 측정방위에 따른 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)를 산출하는 것을 특징으로 하고 있다. The invention of claim 4 is characterized in that the emission optical system and the light receiving optical system are arranged so as to be relatively rotatable or radially around a normal line erected at a measurement point and have a complex amplitude reflectance ratio which becomes an optically anisotropic parameter based on the light intensity according to the measurement orientation of incident light And a computing device for calculating a phase difference? X (? Is a polarization state) of the four polarized states of the four polarized states of the following four polarized states A to D, Based on the measured azimuth-light intensity data measured with respect to the reflected light of the two measured azimuth-light intensity data from the two differences of the reflected-light intensity data having the same inter-polarization phase difference given for each of the respective polarization states calculating the difference data, and the phase difference of the two light intensity complex amplitude reflectance of the incident light of the measurement orientation ratio by dividing the difference data (Δ χ) And wherein the calculation.
또한, 청구항 5∼8에서는, 편광상태마다 위상이 동일한 1세트의 반사광 강도 데이터의 합을 광 강도 합 데이터로서 산출하고, 상기 광 강도 차 데이터의 일방과 광 강도 합 데이터의 비로부터 그 입사광의 측정방위에서의/에 따른 복소 진폭 반 사율비의 크기(|Rχ|)를 산출하도록 하고 있다. In the fifth to eighth aspects of the present invention, the sum of the sets of the reflected light intensity data having the same phase for each polarization state is calculated as the light intensity sum data, and the measurement of the incident light from the ratio of the light intensity difference data to one of the light intensity difference data The magnitude (| R x |) of the complex amplitude-to-amplitude ratio in the azimuth direction is calculated.
청구항 1 및 3의 발명에 의하면, 소정의 측정방위로부터 입사광을 측정점에 조사하고, 그 반사광의 광 강도를 측정할 때, 미리 설정된 3개의 편광상태에서 측정하고, 광 강도 차 데이터의 비를 산출함으로써, 그 측정방위 방향에 대하여 각각의 편광상태에서의 그 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)(χ는 편광상태)를 측정할 수 있다. According to the invention of
여기에서, 청구항 5, 7의 발명과 같이, 광 강도 차 데이터와 광 강도 합 데이터의 비를 산출하면, 그 측정방위 방향에 대하여 각각의 편광상태에서의 그 복소 진폭 반사율비의 크기(|Rχ|)(χ는 편광상태)를 측정할 수 있다. When the ratio between the optical intensity difference data and the optical intensity sum data is calculated as in the invention of
또, 청구항 2 및 4와 같이, 예를 들면, 발광 광학계 및 수광 광학계가 측정점에 세워진 법선의 주위로 상대적으로 회전가능 또는 방사상으로 배치되어, 측정방위를 연속적 또는 단계적으로 변화시키면서 측정할 수 있게 되어 있으면, 입사광의 측정방위에 따른 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)(χ는 편광상태)를 측정할 수 있으므로, 위상차(Δχ)를 측정방위의 함수로서 측정할 수 있다. Further, as in claims 2 and 4, for example, the emission optical system and the light-receiving optical system can be relatively rotatable or radially arranged around a normal line erected at a measurement point, and can be measured while changing the measurement orientation continuously or stepwise If the complex phase difference (Δ χ) of the amplitude reflectance ratio of the incident light of the measured azimuth can be can be measured (χ polarization state), measured as a function of measuring a phase difference (Δ χ) orientation.
여기에서, 청구항 6, 8의 발명과 같이, 광 강도 차 데이터와 광 강도 합 데이터의 비를 산출하면, 변화하는 측정방위 방향에 대하여 각각의 편광상태에서의 그 복소 진폭 반사율비의 크기(|Rχ|)(χ는 편광상태)를 측정할 수 있으므로, 복소 진폭 반사율비의 크기를 측정방위의 함수로서 측정할 수 있다. When the ratio between the optical intensity difference data and the optical intensity sum data is calculated as in the invention of
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)(Best Mode for Carrying Out the Invention)
본 발명은, 차동 SMP법을 더욱 발전시켜, 상이한 3개의 편광상태에서의 복소 진폭 반사율비의 위상차를 측정한다고 하는 목적을 달성하기 위하여, 입사광을 측정대상면 상의 측정점에 일정 입사각도로 조사하고, 그 반사광에 포함되는 특정 방향의 편광 성분의 광 강도를 측정함으로써 얻어진 광 강도 데이터에 기초하여 광학 이방성 패러미터가 되는 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)(χ는 편광상태)를 측정하는 광학 이방성 패러미터 측정방법에 있어서,In order to achieve the object of further developing the differential SMP method and measuring the phase difference of the complex amplitude reflectance ratio in three different polarization states, the present invention irradiates incident light at a measurement point on the measurement target surface at a certain incident angle, An optical anisotropy parameter measurement (?) For measuring a phase difference? X (? Is a polarization state) of a complex amplitude reflectance ratio that becomes an optically anisotropic parameter based on the light intensity data obtained by measuring the light intensity of a polarization component in a specific direction included in the reflected light In the method,
상기 입사광을 편광화하여 미리 설정된 측정방위에서 측정점에 조사시켜 측정할 때, 측정대상면을 기준으로 하여 이것에 직교하는 면 내에서 진동하는 직선 편광을 P 편광으로 하고, 이 P 편광에 직교하는 방향으로 진동하는 직선 편광을 S 편광으로 했을 때에, 이하의 A∼D의 4개의 편광상태 중, 적어도 3개의 편광상태에서 각 4종류씩 합계 12종류의 반사광에 대하여 측정된 광 강도 데이터에 기초하여, 미리 설정한 프로그램에 따라, 각 편광상태마다 부여하는 편광 간 위상차가 동일한 반사광 강도 데이터끼리의 2개의 차로부터 2개의 광 강도 차 데이터를 산출하고, 이들 2개의 광 강도 차 데이터를 나눔으로써 그 입사광의 측정방위에서의 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)를 산출하는 것으로 했다. When the incident light is polarized and irradiated to a measurement point in a predetermined measurement orientation, linearly polarized light oscillating in a plane orthogonal thereto with respect to the measurement target plane is defined as P polarized light, and a direction perpendicular to the P polarized light Based on the light intensity data measured for twelve types of reflected light in total of four types of four polarization states in at least three polarization states out of the following four polarization states A to D, According to a preset program, two light intensity difference data are calculated from two differences between reflected light intensity data having the same polarization phase difference given for each polarization state, and by dividing these two light intensity difference data, The phase difference (? X ) of the complex amplitude reflectance ratio in the measurement direction is calculated.
A: P 편광의 진동방향에 대하여 ±αA(0<αA<π/2)의 방향으로 진동하는 한 쌍의 편광에 대하여, 각각의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γA1 및 γA2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 각 반사광에 포함되는 합계 4종류의 S 편광.A: For a pair of polarizations oscillating in the direction of ± α A (0 <α A <π / 2) with respect to the oscillation direction of P polarized light, the polarization interphase difference between the respective P polarized light components and S polarized light components is represented by γ A1 And? A2 , the total of four types of S polarized light included in each reflected light when the four types of polarized light are reflected from the measurement target surface as incident light.
B: P 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 반사광의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γB1 및 γB2로 조정한 2종류의 광에 포함되는 편광 중, S 편광의 진동방향에 대하여 ±αB(0<αB<π/2)의 방향으로 진동하는 합계 4종류의 편광.B: Of the polarized light included in the two types of light in which the polarization interphase difference between the P-polarized component and the S-polarized component of the reflected light is adjusted to be γ B1 and γ B2 when the P-polarized light is reflected from the measurement target surface as incident light, a total of four kinds of polarized light which oscillates in the directions of ± α B (0 <α B <π / 2) with respect to the vibration direction.
C: S 편광의 진동방향에 대하여 ±αC(0<αC<π/2)의 방향으로 진동하는 한 쌍의 편광에 대하여, 각각의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γC1 및 γC2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 각 반사광에 포함되는 합계 4종류의 P 편광.C: For a pair of polarizations oscillating in the direction of ± α C (0 <α C <π / 2) with respect to the oscillation direction of the S polarized light, the polarization interphase difference between the P polarized light component and the S polarized light component is defined as γ C1 And? C2 , and the total of four kinds of P polarized light included in each reflected light when the four kinds of polarized light adjusted by? C2 are reflected on the measurement target surface as incident light.
D: S 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 반사광의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γD1 및 γD2로 조정한 2종류의 광에 포함되는 편광 중, P 편광의 진동방향에 대하여 ±αD(0<αD<π/2)의 방향으로 진동하는 합계 4종류의 편광.D: Among the polarized lights included in the two types of light in which the polarization phase difference between the P-polarized component and the S-polarized component of the reflected light is adjusted to? D1 and? D2 when the S-polarized light is reflected on the measurement target surface as incident light, a total of four kinds of polarized light which oscillates in the directions of ± α D (0 <α D <π / 2) with respect to the vibration direction.
도 1은 본 발명에 따른 광학적 이방성 패러미터 측정장치의 1예를 나타내는 설명도, 도 2는 연산장치의 메인루틴의 처리 수순을 나타내는 플로우차트, 도 3은 서브루틴의 처리 수순을 나타내는 플로우차트, 도 4는 편광상태 A에서의 광 강도 차 데이터, 광 강도 합 데이터를 나타내는 그래프, 도 5는 편광상태 B에서의 광 강도 차 데이터, 광 강도 합 데이터를 나타내는 그래프, 도 6은 편광상태 C에서의 광 강도 차 데이터, 광 강도 합 데이터를 나타내는 그래프, 도 7은 편광상태 D에서의 광 강도 차 데이터, 광 강도 합 데이터를 나타내는 그래프, 도 8은 산출된 복소 진폭 반사율비의 위상차를 나타내는 그래프, 도 9는 산출된 복소 진폭 반사율비의 크기를 나타내는 그래프이다. Fig. 1 is an explanatory view showing an example of an optical anisotropic parameter measuring apparatus according to the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing a main routine of a calculation apparatus, Fig. 3 is a flowchart showing a subroutine processing procedure, 5 is a graph showing light intensity difference data in the polarization state B and light intensity sum data, FIG. 6 is a graph showing light intensity data in the polarization state C, FIG. 7 is a graph showing light intensity difference data and light intensity sum data in the polarization state D, FIG. 8 is a graph showing the phase difference of the calculated complex amplitude reflectance ratio, FIG. 9 Is a graph showing the magnitude of the calculated complex amplitude reflectance ratio.
우선, 본 발명에 의한 복소 진폭 반사율 및 그 위상차의 측정이론에 대하여 설명한다. 편광의 반사를 생각하면, 복소 진폭 반사율(rχ(χ는 편광상태)은,First, the measurement theory of the complex amplitude reflectance and the phase difference thereof according to the present invention will be described. Considering the reflection of polarized light, the complex amplitude reflectance (r x (where x is a polarization state)
rχ=|rχ|exp[iδχ]r χ = | r χ | exp [i δ χ ]
rPP: P 편광을 입사했을 때의 반사광의 P 편광의 복소 진폭 반사율r PP : complex amplitude reflectance of P polarized light of reflected light when P polarized light is incident
rSP: P 편광을 입사했을 때의 반사광의 S 편광의 복소 진폭 반사율r SP : complex amplitude reflectance of S polarized light of reflected light when P polarized light is incident
rPS: S 편광을 입사했을 때의 반사광의 P 편광의 복소 진폭 반사율r PS : complex amplitude reflectance of P polarized light of reflected light when S polarized light is incident
rSS: S 편광을 입사했을 때의 반사광의 S 편광의 복소 진폭 반사율r SS : complex amplitude reflectance of S polarized light of reflected light when S polarized light is incident
δPP: 입사광의 P 편광의 위상에 대한 반사광의 P 편광의 위상의 건너뜀δ PP : skipping the phase of P polarization of reflected light to the phase of P polarization of incident light
δSP: 입사광의 P 편광의 위상에 대한 반사광의 S 편광의 위상의 건너뜀δ SP : Skipping the phase of S polarized light of reflected light to the phase of P polarized light of incident light
δPS: 입사광의 S 편광의 위상에 대한 반사광의 P 편광의 위상의 건너뜀δ PS : Skipping the phase of P polarized light of reflected light to the phase of S polarized light of incident light
δSS: 입사광의 S 편광의 위상에 대한 반사광의 S 편광의 위상의 건너뜀δ SS : Skip phase of S polarized light of reflected light to the phase of S polarized light of incident light
으로 표시된다. .
이 때, 복소 진폭 반사율비(Rχ)을 하기식에서 정의하면,At this time, if the complex amplitude reflectance ratio (R x) is defined by the following equation,
Rχ = rχ/rSS R x = r x / r SS
= (|rχ|exp [iδχ])/(|rSS|exp[iδSS]) = (| R χ | exp [ iδ χ]) / (| r SS | exp [iδ SS])
= (|rχ|/|rSS|)exp[i(δχ-δSS)] = (| R χ | / | r SS |) exp [i (δ χ -δ SS)]
= |Rχ|exp [iΔχ] = | R χ | exp [iΔ χ]
가 되고, 복소 진폭 반사율비(Rχ)의 위상차(Δχ)는,, And the phase difference (DELTA x ) of the complex amplitude reflectance ratio (R x )
Δχ=δχ-δSS Χ = χ Δ δ SS -δ
로 표시된다. .
이와 같이 정의되는 복소 진폭 반사율비(Rχ)의 3종류의 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS)와, 3종류의 크기(|RPP|, |RSP|, |RPS|)가, 배향막 등의 광학 이방성 재료의 물성 패러미터로서 중요하며, 특히, 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS)를 아는 것이, 그 광학 이방성 재료의 평가를 행하는데 중요하다. The complex amplitude reflectance ratio, defined as (R χ) phase three of (Δ PP, Δ SP, Δ PS), and three kinds of sizes (| R PP |, | R SP |, | R PS |) is , Orientation films and the like. Particularly, it is important to know the retardation (? PP ,? SP ,? PS ) in evaluating the optically anisotropic material.
각 편광상태에서 측정한 반사광 강도의 이론식은 이하와 같다. The theoretical formula of the reflected light intensity measured in each polarization state is as follows.
[편광상태 A][Polarized state A]
P 편광의 진동방향에 대하여 ±αA(0<αA<π/2)의 방향으로 진동하는 한 쌍 의 편광에 대하여, 각각의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γA1 및 γA2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때의 반사광의 광 강도는 존스 행렬을 사용하여 이하로 나타낼 수 있다. The polarization interphase difference between the P polarization component and the S polarization component of each pair of polarizations oscillating in the direction of ± α A (0 <α A <π / 2) with respect to the oscillation direction of the P polarization is defined as γ A1 and γ A2 , the light intensity of the reflected light when the four types of polarized light are reflected by the measurement target surface as incident light can be expressed as follows using the Jones matrix.
여기에서, IO는 장치 정수, Ein, Eout은 입사광 및 측정광의 편광 벡터, MP, Q, MS, MA, MR은 각각 편광자, 위상판, 시료, 검광자, 좌표회전의 존스 행렬이며, 각각 이하의 형태로 주어진다. Where I O is the device constant, E in and E out are the polarization vectors of incident light and measurement light, and M P , Q, M S , M A and M R are the polarizers, phase plates, Jones matrix, each of which is given in the following form.
γ: 편광 간 위상차γ: polarization phase difference
θp: 편광자의 흔들림각&thetas; p : shake angle of the polarizer
θA: 검광자의 흔들림각θ A : Shake angle of the analyzer
입사광의 편광의 흔들림각을 θ로 하면 광 강도(IA)(θ, γ)는 다음 식으로 산출된다. If the shaking angle of the polarization of the incident light is?, The light intensity (I A ) (?,?) Is calculated by the following equation.
편광상태 A에서, 이하의 각 조건하에, 광 강도의 측정이 행해진다. In the polarized state A, the light intensity is measured under the following conditions.
측정 1: [γ, θp, θA] = [γA1, +αA, 90°]Measurement 1: [?,? P ,? A ] = [? A1 , +? A , 90?
측정 2: [γ, θp, θA] = [γA1, -αA, 90°]Measurement 2: [?,? P ,? A ] = [? A1 , -A ?, 90?
측정 3: [γ, θp, θA] = [γA2, +αA, 90°]Measurement 3: [?,? P ,? A ] = [? A2 , +? A , 90?
측정 4: [γ, θp, θA] = [γA2, -αA, 90°]Measurement 4: [?,? P ,? A ] = [? A2 , -? A , 90?
상기 식에 이 값을 대입하여,This value is substituted into the above expression,
IA11 = IA(αA, γA1) I A11 = I A (α A , γ A1)
IA12 = IA(αA, γA2) I A12 = I A (α A , γ A2)
IA21 = IA(-αA, γA1) I A21 = I A (-α A , γ A1)
IA22 = IA(-αA, γA2) I A22 = I A (-α A , γ A2)
를 각각 구하고, 그 차분, 합분을 취하면, 이것들은 이하로 주어진다. And the difference and the sum are taken, these are given below.
DIA1:IA11과 IA21의 차DI A1 : I The car of A11 and I A21
DIA2:IA12와 IA22의 차DI A2 : I A12 and I A22 cars
SIA:IA11과 IA21, 또는, IA12와 IA22의 합SI A : I A11 and I A21 , or the sum of I A12 and I A22
[편광상태 B][Polarization state B]
P 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 반사광의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γB1 및 γB2로 조정한 2종류의 광에 포함되는 편광 중, S 편광의 진동방향에 대하여 ±αB(0<αB<π/2)의 방향으로 진동하는 합계 4종류의 편광의 광 강도는 다음 식으로 산출된다. Among the polarized lights included in the two types of light in which the polarization interphase difference between the P-polarized light component and the S-polarized light component of the reflected light is adjusted to be? B1 and? B2 when the P-polarized light is reflected on the measurement target surface as the incident light, with respect to the direction of ± α B (0 <α B <π / 2) the light intensity of a total of four kinds of polarized light that oscillates in the direction of is calculated by the following equation.
또 반사광의 편광의 흔들림각을 θ로 하면 광 강도(IB)(θ, γ)는 다음 식으로 산출된다. If the shaking angle of the polarization of the reflected light is?, The light intensity (I B ) (?,?) Is calculated by the following equation.
편광상태 B에서, 이하의 각 조건하에, 광 강도의 측정이 행해진다. In the polarization state B, the light intensity is measured under the following conditions.
측정 1: [γ, θp, θA] = [γB1, 0°, 90°+αB]Measurement 1: [γ, θ p, θ A] = [γ B1, 0 °, 90 ° + α B]
측정 2: [γ, θp, θA] = [γB1, 0°, 90°-αB]Measurement 2: [γ, θ p, θ A] = [γ B1, 0 °, 90 ° -α B]
측정 3: [γ, θp, θA] = [γB2, 0°, 90°+αB]Measurement 3: [γ, θ p, θ A] = [γ B2, 0 °, 90 ° + α B]
측정 4: [γ, θp, θA] = [γB2, 0°, 90°-αB]Measurement 4: [γ, θ p, θ A] = [γ B2, 0 °, 90 ° -α B]
상기 식에 이 값을 대입하여,This value is substituted into the above expression,
IB11 = IB(αB, γB1)I B11 = I B (? B ,? B1 )
IB12 = IB(αB, γB2)I B12 = I B (? B ,? B2 )
IB21 = IB(-αB, γB1)I B21 = I B (-α B , γ B1 )
IB22 = IB(-αB, γB2)I B22 = I B (-α B , γ B2 )
를 각각 구하고, 그 차분, 합분을 취하면, 이것들은 이하로 주어진다. And the difference and the sum are taken, these are given below.
DIB1:IB11과 IB21의 차DI B1 : I The difference between I B11 and I B21
DIB2:IB12와 IB22의 차DI B2 : I The difference between B12 and I B22
SIB:IB11과 IB21, 또는, IB12와 IB22의 합SI B : I B11 and I B21 , or the sum of I B12 and I B22
[편광상태 C][Polarization state C]
S 편광의 진동방향에 대하여 ±αC(0<αC<π/2)의 방향으로 진동하는 한 쌍의 편광에 대하여, 각각의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γC1 및 γC2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때의 반사광의 광 강도는 다음 식으로 나타낼 수 있다. The polarization interphase difference between the P polarization component and the S polarization component of each pair of polarizations oscillating in the direction of ± C (0 <α C <π / 2) with respect to the oscillation direction of S polarization is defined as γ C1 and γ C2 are adjusted to be the incident light, the light intensity of the reflected light when the light is reflected from the measurement target surface can be expressed by the following equation.
또 편광의 흔들림각을 θ로 하면 광 강도(IC)(θ, γ)는 다음 식으로 산출된다. If the shaking angle of the polarized light is?, The light intensity (I C ) (?,?) Is calculated by the following equation.
편광상태 C에서, 이하의 각 조건하에, 광 강도의 측정이 행해진다. In the polarization state C, the light intensity is measured under the following respective conditions.
측정 1: [γ, θp, θA] = [γC1, 90°+αC, 0°]Measurement 1: [?,? P ,? A ] = [? C1 , 90? +? C , 0?
측정 2: [γ, θp, θA] = [γC1, 90°-αC, 0°]Measurement 2: [?,? P ,? A ] = [? C1 , 90? -? C , 0?
측정 3: [γ, θp, θA] = [γC2, 90°+αC, 0°]Measurement 3: [?,? P ,? A ] = [? C2 , 90? +? C , 0?
측정 4: [γ, θp, θA] = [γC2, 90°-αC, 0°]Measurement 4: [?,? P ,? A ] = [? C2 , 90? -? C , 0?
상기 식에 이 값을 대입하여,This value is substituted into the above expression,
IC11 = IC(αC, γC1)I C11 = I C (? C ,? C1 )
IC12 = IC(αC, γC2)I C12 = I C (? C ,? C2 )
IC21 = IC(-αC, γC1)I C21 = I C (-α C , γ C1 )
IC22 = IC(-αC, γC2)I C22 = I C (-α C , γ C2 )
를 각각 구하고, 그 차분, 합분을 취하면, 이것들은 이하로 주어진다. And the difference and the sum are taken, these are given below.
DIC1:IC11과 IC21의 차DI C1 : I The difference between C11 and I C21
DIC2:IC12와 IC22의 차DI C2 : I The difference between C12 and I C22
SIC:IC11과 IC21, 또는, IC12와 IC22의 합SI C : I C11 and I C21 , or I C12 and I C22
[편광상태 D][Polarization state D]
S 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 반사광의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γD1 및 γD2로 조정한 2종류의 광에 포함되는 편광 중, P 편광의 진동방향에 대하여 ±αD(0<αD<π/2)의 방향으로 진동하는 합계 4종류의 편광의 광 강도는 하기 식으로 표시된다. Among the polarized lights included in the two types of light in which the polarization inter-phase difference between the P-polarized light component and the S-polarized light component of the reflected light is adjusted to be γ D1 and γ D2 when the S-polarized light is reflected as the incident light on the measurement target surface, Light intensity of four kinds of polarized lights oscillating in the direction of ± α D (0 <α D <π / 2) with respect to the direction is expressed by the following equation.
편광상태 D에서, 이하의 각 조건하에, 광 강도의 측정이 행해진다. In the polarization state D, the light intensity is measured under the following conditions.
측정 1: [γ, θp, θA] = [γD1, 90°, 0°+αD]Measurement 1: [?,? P ,? A ] = [? D1 , 90 ?, 0? +? D ]
측정 2: [γ, θp, θA] = [γD1, 90°, 0°-αD]Measurement 2: [γ, θ p, θ A] = [γ D1, 90 °, 0 ° -α D]
측정 3: [γ, θp, θA] = [γD2, 90°, 0°+αD]Measurement 3: [γ, θ p, θ A] = [γ D2, 90 °, 0 ° + α D]
측정 4: [γ, θp, θA] = [γD2, 90°, 0°-αD]Measurement 4: [γ, θ p, θ A] = [γ D2, 90 °, 0 ° -α D]
상기 식에 이 값을 대입하고,This value is substituted into the above expression,
ID11 = ID(αD, γD1)I D11 = I D (? D ,? D1 )
ID12 = ID(αD, γD2)I D12 = I D (? D ,? D2 )
ID21 = ID(-αD, γD1)I D21 = I D (-α D , γ D1 )
ID22 = ID(-αD, γD2)I D22 = ID (-α D , γ D2 )
를 각각 구하고, 그 차분, 합분을 취하면, 이것들은 이하로 주어진다. And the difference and the sum are taken, these are given below.
편광상태(A∼D)에서 측정한 반사광 강도의 차끼리의 비 및, 차와 합의 비를 구하면 이하의 식이 도출된다. When the ratio of the differences of the reflected light intensities measured in the polarized states (A to D) and the ratio and sum ratio are obtained, the following expression is derived.
[편광상태 A][Polarized state A]
(1) 차의 비(1) Car ratio
DIA1/DIA2 = cos(ΔSP+γA1)/cos(ΔSP+γA2)DI A1 / DI A2 = cos (? SP +? A1 ) / cos (? SP +? A2 )
(2) 차와 합의 비(2) Car and consensus ratio
DIA1/SIA = sin(2αA)|RSP|cos(ΔSP+γA1) DI A1 / SI A = sin ( 2α A) | R SP | cos (Δ SP + γ A1)
/{2(|RSP|2cos2αA+sin2αA)}/ {2 (| R SP | 2 cos 2 ? A + sin 2 ? A )}
[편광상태 B][Polarization state B]
(1) 차의 비(1) Car ratio
DIB1/DIB2 = cos(ΔPP-△SP+γB1)/cos(ΔPP-△SP+γB2)DI B1 / DI B2 = cos (? PP -? SP +? B1 ) / cos (? PP -? SP +? B2 )
(2) 차와 합의 비(2) Car and consensus ratio
DIB1/SIB = sin(2αB)|RPP||RSP|cos(ΔPP-△SP+γB1) DI B1 / SI B = sin ( 2α B) | R PP || R SP | cos (Δ PP - △ SP + γ B1)
/{2(|RPP|2cos2αB+|RSP|2sin2αB)}/ {2 (| R PP | 2 cos 2 ? B + | RSP | 2 sin 2 ?? B )}
[편광상태 C][Polarization state C]
(1) 차의 비(1) Car ratio
DIC1/DIC2 = cos(ΔPP-△PS+γC1)/cos(ΔPP-△PS+γC2) DI C1 / DI C2 = cos ( Δ PP - △ PS + γ C1) / cos (Δ PP - △ PS + γ C2)
(2) 차와 합의 비(2) Car and consensus ratio
DIC1/SIC = sin(2αC)|RPP||RPS|cos(ΔPP-ΔPS+γC1)) DI C1 / SI C = sin ( 2α C) | R PP || R PS | cos (Δ PP -Δ PS + γ C1))
/{2(|RPP|2cos2αC+|RPS|2sin2αC)}/ 2 (| R PP | 2 cos 2 ? C + | R PS | 2 sin 2 ? C )}
[편광상태 D][Polarization state D]
(1) 차의 비(1) Car ratio
DID1/DID2 = cos(ΔPS+γD1)/cos(ΔPS+γD2) DI D1 / DI D2 = cos ( Δ PS + γ D1) / cos (Δ PS + γ D2)
(2) 차와 합의 비(2) Car and consensus ratio
DID1/SID = sin(2αD)|RPS|cos(ΔPS+γD1) DI D1 / SI D = sin ( 2α D) | R PS | cos (Δ PS + γ D1)
/{2(|RPS|2cos2αD+sin2αD)}/ {2 (| R PS | 2 cos 2 ?? D + sin 2 ?? D )}
상기 식 중, 광 강도 차 데이터(DIA1, DIA2, DIB1, DIB2, DIC1, DIC2, DID1, DID2는 측정된 반사광 강도로부터 산출할 수 있는 기지의 값이며, 편광의 흔들림각(αA∼αD)이나, 위상 보상자 등에 의해 부여되는 편광 간 위상차(γA1, γA2, γB1, γB2, γC1, γC2, γD1, γD2)도 기지의 설정값이다. The optical intensity difference data DI A1 , DI A2 , DI B1 , DI B2 , DI C1 , DI C2 , DI D1 and DI D2 are known values that can be calculated from the measured reflected light intensities, angle (α a ~α D) and a phase compensator or the like polarization phase difference (γ A1, A2 γ, γ B1, B2 γ, γ C1, C2 γ, γ D1, D2 γ) also sets the value of the base is imparted by to be.
그리고, 3개의 복소 진폭 반사율비의 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS)와, 3개의 복소 진폭 반사율의 크기(|RPP|, |RSP|, |RPS|)가 미지수이므로, 각 값을 대입함으로써, 이들 미지수를 산출할 수 있다. Since the phase differences (? PP ,? SP ,? PS ) of the three complex amplitude reflectance ratios and the sizes (| R PP |, | R SP |, | R PS |) of the three complex amplitude reflectances are unknown, By substituting the values, these unknowns can be calculated.
또, 측정점에 세워진 법선의 주위로부터 측정점을 향하는 입사광의 측정방위를 변화시키면서 반사광 강도를 측정하면, 반사광 강도, 광 강도 차 데이터, 광 강도 합 데이터의 측정방위에 대한 변화를 측정할 수 있고, 광 강도 차 데이터의 변화에 기초하여 배향방향을 구할 수 있으며, 또, 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS) 및 복소 진폭 반사율비의 크기(|RPP|, |RSP|, |RPS|)에 대해서도 측정방위에 대한 변화를 측정할 수 있다. When the reflected light intensity is measured while changing the measurement direction of the incident light from the periphery of the normal to the measurement point to the measurement point, it is possible to measure the change in the reflected light intensity, the light intensity difference data, and the measurement direction of the light intensity sum data, can be obtained for the alignment direction on the basis of the intensity variation of the difference data, and the phase difference (Δ PP, Δ SP, Δ PS) and size (of the complex amplitude reflectance ratio | R PP |, | R SP |, | R PS | ) Can also be measured for the measurement orientation.
이 경우, 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ) 및 크기(|Rχ|)는 배향 방위, 광학축의 경사각, 상광 굴절률, 이상광 굴절률, 배향층 막 두께, 배향층 굴절률, 무배향층 막 두께의 7개의 패러미터의 함수로서 나타낼 수 있으므로, 이들 6개의 값에 기초하여, 컴퓨터를 사용하여 피팅을 행하는 종래 공지의 수법에 의해, 상기 7개의 광학 이방성 패러미터를 구할 수 있다. In this case, the phase difference between the complex amplitude reflectance ratio (Δ χ) and size (| R χ |) is aligned orientation, the optical axis inclination angle, image lights refractive index, extraordinary refractive index, orientation layer thickness, orientation layer refractive index, non-oriented layer thickness The seven optical anisotropy parameters can be obtained by a conventionally known technique of fitting using a computer based on these six values.
도 1에 도시하는 광학 이방성 패러미터 측정장치(1)는 스테이지(2)에 놓여진 샘플의 표면(측정대상면)(3) 상의 측정점(4)에 대하여 소정의 편광상태로 편광화된 광을 소정의 측정방위로부터 일정 입사각도로 조사하는 발광 광학계(10)와, 그 반사광을 소정의 편광상태로 편광화한 광의 광 강도를 검출하는 수광 광학계(20)가, 상기 측정점(4)에 세워진 법선(5)의 주위로 상대적으로 회전가능하게 또는 방사상으로 배치됨과 아울러, 입사광의 측정방위에 따른 광 강도에 기초하여 광학 이방성 패러미터가 되는 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ)(χ는 편광상태) 및 크기(|Rχ|)를 산출하는 컴퓨터(연산장치)(30)를 구비하고 있다. The optically anisotropic parameter measuring device 1 shown in Fig. 1 is a device for measuring a polarization state of a polarized light with respect to a measuring point 4 on a surface (measurement target surface) 3 of a sample placed on a stage 2, And a light receiving optical system 20 for detecting the light intensity of the light polarized in a predetermined polarization state are arranged at a normal line 5 standing on the measuring point 4, arranged and, at the same time, the phase difference (Δ χ) (χ polarization state) of the complex amplitude reflectance ratio which the optically anisotropic parameters based on the light intensity of the incident light of the measuring bearing to the or radially be relatively rotated around a and the size ( (Computation device) 30 for computing | Rx |).
또한, 스테이지(2)의 상방에는 기울임량 검출을 위한 오토 콜리미터(6)가 배치되고, 스테이지(2)는 기울임 조정 테이블(7), 높이 조정 테이블(8), 회전 테이블(9)에 부착되어 있다. An auto collimator 6 for detecting the tilt amount is disposed above the stage 2. The stage 2 is attached to the tilt adjusting table 7, the height adjusting table 8, and the rotating table 9 .
발광 광학계(10)에는, 단색광을 조사하는 광원(11)과, 편광방향의 조정이 가능한 편광자(12)와, 위상 조정이 가능한 발광측 위상 보상자(13)가 이 차례로 개재되어 있다. The light-emitting optical system 10 includes a light source 11 for emitting monochromatic light, a polarizer 12 capable of adjusting the polarization direction, and a light-side phase compensator 13 capable of adjusting the phase.
본 예에서는, 광원(11)으로서 발신 파장 532nm의 반도체 여기 SHG 레이저를 사용하고, 편광자로서 소광비 10-6의 글랜-톰슨 프리즘(Glan-Thompson prism)을 사용하여, 위상 보상자(13)로서 바비네-솔레일 보상판(Babinet-Soleil compensator)을 사용했다. In this example, a semiconductor excitation SHG laser having a wavelength of 532 nm is used as the light source 11 and a Glan-Thompson prism having an extinction ratio of 10 -6 is used as the polarizer. I used the Babinet-Soleil compensator.
수광 광학계(20)에는, P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차의 조정이 가능한 수광측 위상 보상자(21)와, 편광방향의 조정이 가능한 검광자(22)와, 검광자(22)를 투과한 편광의 광 강도를 측정하는 광센서(23)가 이 순서로 개재되어 있다. The light receiving optical system 20 is provided with a light receiving side phase compensator 21 capable of adjusting the polarization inter-phase difference between the P polarized light component and the S polarized light component, an analyzer 22 capable of adjusting the polarization direction, And an optical sensor 23 for measuring the light intensity of the polarized light transmitted through the optical fiber 22 in this order.
본 예에서는, 위상 보상자(21)로서 바비네-솔레일 보상판을 사용하고, 검광자(22)로서 소광비 10-6의 글랜-톰슨 프리즘을 사용하고, 광센서(23)로서 광전자 증배관을 사용하고, 이 광센서(23)에서 검출된 광 강도가 컴퓨터(30)에 구비된 A-D 변환기를 사용하여 디지털 데이터화되어 판독되게 되어 있다. In this example, a Gabor-Soleil compensator is used as the phase compensator 21, a Glan-Thomson prism having an extinction ratio of 10 -6 is used as the analyzer 22, and a photo- And the light intensity detected by the optical sensor 23 is digitized and read using an AD converter provided in the computer 30. [
또, 본 예에서는, 한 쌍의 발광 광학계(10) 및 수광 광학계(20)로 입사각의 측정방위를 연속적으로 변화시킬 수 있도록, 샘플을 놓는 스테이지(2)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 배치되고, 구체적으로는, 스테이지(2)가 수평으로 회전구동되는 회전 테이블로 형성되어 있다. In this embodiment, the stage 2 is arranged so as to be relatively rotatable relative to the stage 2 on which the sample is placed, so that the measurement direction of the incident angle can be continuously changed by the pair of the emission optical system 10 and the light receiving optical system 20, Specifically, the stage 2 is formed as a rotary table which is driven to rotate horizontally.
이 경우, 스테이지(2)를 고정하고, 발광 광학계(10) 및 수광 광학계(20)를 회전 가능하게 배치하는 경우이어도 되고, 또, 예를 들면, 복수 쌍의 발광 광학계(10) 및 수광 광학계(20)를 등각적으로 방사상으로 배치하는 경우이어도 된다. In this case, the stage 2 may be fixed and the light-emitting optical system 10 and the light-receiving optical system 20 may be rotatably arranged. In addition, for example, a plurality of pairs of the light-emitting optical system 10 and the light- 20 may be equally spaced radially.
또한, 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ) 및 크기(|Rχ|)를 특정 측정방위에 대해서만 측정하는 경우에는, 발광 광학계(10) 및 수광 광학계(20)를 스테이지(2)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 배치하거나, 방사상으로 복수 쌍 설치하는 등의 측정 방위 가변기구는 필요 없다. Further, the phase difference (Δ χ) and the size of the complex amplitude reflectance ratio (| R χ |) with respect to, the light-emitting optical system 10 and the light receiving optical system 20 when measuring only the a particular measurement orientation in stage 2 relative Or a plurality of pairs of radial elements are not required.
그리고, 스테이지를 회전시켜 입사광의 측정방위를 변화시키면서, 이하의 A∼D의 4개의 편광상태 중 적어도 3개의 편광상태의 각 4종류씩 합계 12종류의 반사광에 대하여 측정방위-광 강도 데이터를 측정한다. Then, the measurement azimuth-light intensity data is measured for 12 kinds of reflected lights in total, each of four kinds of at least three polarization states among the four polarization states A to D below, while changing the measurement direction of the incident light by rotating the stage do.
A: P 편광의 진동방향에 대하여 ±αA(0<αA<π/2)의 방향으로 진동하는 한 쌍의 편광에 대하여, 각각의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γA1 및 γA2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 각 반사광에 포함되는 합계 4종류의 S 편광.A: For a pair of polarizations oscillating in the direction of ± α A (0 <α A <π / 2) with respect to the oscillation direction of P polarized light, the polarization interphase difference between the respective P polarized light components and S polarized light components is represented by γ A1 And? A2 , the total of four types of S polarized light included in each reflected light when the four types of polarized light are reflected from the measurement target surface as incident light.
B: P 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 반사광의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γB1 및 γB2로 조정한 2종류의 광에 포함되는 편광 중, S 편광의 진동방향에 대하여 ±αB(0<αB<π/2)의 방향으로 진동하는 합계 4종류의 편광.B: Of the polarized light included in the two types of light in which the polarization interphase difference between the P-polarized component and the S-polarized component of the reflected light is adjusted to be γ B1 and γ B2 when the P-polarized light is reflected from the measurement target surface as incident light, a total of four kinds of polarized light which oscillates in the directions of ± α B (0 <α B <π / 2) with respect to the vibration direction.
C: S 편광의 진동방향에 대하여 ±αC(0<αC<π/2)의 방향으로 진동하는 한 쌍의 편광에 대하여, 각각의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γC1 및 γC2로 조정한 합계 4종류의 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 각 반사광에 포함되는 합계 4종류의 P 편광.C: For a pair of polarizations oscillating in the direction of ± α C (0 <α C <π / 2) with respect to the oscillation direction of the S polarized light, the polarization interphase difference between the P polarized light component and the S polarized light component is defined as γ C1 And? C2 , and the total of four kinds of P polarized light included in each reflected light when the four kinds of polarized light adjusted by? C2 are reflected on the measurement target surface as incident light.
D: S 편광을 입사광으로 하여 측정대상면에서 반사시켰을 때, 반사광의 P 편광 성분과 S 편광 성분의 편광 간 위상차를 γD1 및 γD2로 조정한 2종류의 광에 포함되는 편광 중, P 편광의 진동방향에 대하여 ±αD(0<αD<π/2)의 방향으로 진동하는 합계 4종류의 편광.D: Among the polarized lights included in the two types of light in which the polarization phase difference between the P-polarized component and the S-polarized component of the reflected light is adjusted to? D1 and? D2 when the S-polarized light is reflected on the measurement target surface as incident light, a total of four kinds of polarized light which oscillates in the directions of ± α D (0 <α D <π / 2) with respect to the vibration direction.
컴퓨터(30)는 그 입력측에 스테이지(2)를 구동하는 회전 테이블(9)의 회전각 센서(9s), 광센서(23)가 접속되고, 출력측에, 광원(11), 회전 테이블(9)의 구동기구(9d), 편광자(12)의 구동기구(12d), 발광측 위상 보상자(13)의 구동기구(13d), 수광측 위상 보상자(21)의 구동기구(21d), 검광자(22)의 구동기구(22d)가 접속되어 있다. The computer 30 is connected to its input side with a
이것에 의해, 편광자(12), 발광측 위상 보상자(13), 수광측 위상 보상자(21), 검광자(22)를 조정하고, 편광상태(A∼D)로 설정할 수 있으며, 또, 각각의 편광상태(A∼D)에서 광센서(23)로 광 강도를 검출함과 동시에, 그 검출시점에서의 입사광의 측정방위가 입력되게 되어 있다. Thus, the polarizers 12, the light-emitting-side phase compensator 13, the light-receiving-side phase compensator 21, and the analyzer 22 can be adjusted and set to the polarization states (A to D) The light intensity is detected by the optical sensor 23 in each of the polarization states A to D and the measurement orientation of the incident light at the detection point is input.
그리고, 컴퓨터(30)에서는, 미리 설정한 프로그램에 따라, 편광상태마다 위상이 동일한 반사광 강도 데이터끼리의 2개의 차로부터 2개의 측정방위-광 강도 차 데이터를 산출하고, 이들 2개의 광 강도 차 데이터의 비로부터 입사광의 측정방위에 따른 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ) 및 크기(|Rχ|)를 산출한다. The computer 30 calculates two measured azimuth-optical intensity difference data from the two differences of the reflected light intensity data having the same phase for each polarization state according to a preset program, from the phase difference of the complex ratio of the amplitude reflectance ratio (Δ χ) and the size of the incident light of the measurement and calculates the orientation (| | R χ).
도 2 및 도 3은 컴퓨터에 의한 처리 수순을 나타내는 플로우차트이다. Fig. 2 and Fig. 3 are flowcharts showing the processing procedure by the computer.
우선, 스텝 STP1은 초기 설정을 행한다. First, the step STP1 performs initial setting.
편광상태(A∼D) 중 어느 편광상태에서 측정할지 3개의 편광상태를 설정함과 아울러, 여기에서 설정한 편광상태에 따라, 편광자(13)에 의해 설정되는 P 편광 및 S 편광에 대한 흔들림각(αA 및 αC)과, 검광자(14)에 의해 설정되는 S 편광 및 P 편광 에 대한 흔들림각(αB 및 αD)을 설정하고, 발광측 위상 보상자(13) 및 수광측 위상 보상자(21)에서 설정될 위상차를 설정한다. Three polarization states to be measured in which polarization state out of the polarization states A to D are set and a polarization state of the P polarization and S polarization with the polarization state set by the polarizer 13 (α a and α C), and shake for S-polarized light and P polarized light, which is set by the analyzer 14 is set up each (α B and α D), and the light-emitting phase compensator 13 and the light-receiving sided-phase And sets the phase difference to be set in the compensator 21.
본 예에서는, 편광상태(A∼C)가 설정되고, 편광자(13) 또는 검광자에 의한 흔들림각이In this example, the polarized states (A to C) are set, and the shaking angle by the polarizer 13 or the analyzer is
αA=αB=αC=αD=10°α A = α B = α C = α D = 10 °
로 설정되고, 발광측 위상 보상자(13) 및 수광측 위상 보상자(21)에서 부여되는 편광 간 위상차가,Side phase compensator 13 and the light-receiving-side phase compensator 21 are set to be equal to each other,
γA1=γB1=γC1=γD1=0°? A1 =? B1 =? C1 =? D1 = 0
γA2=γB2=γC2=γD2=90°? A2 =? B2 =? C2 =? D2 = 90
로 설정된다. .
스텝 STP2에서는 소정의 스타트 스위치가 눌려질 때까지 대기하고, 눌려졌을 때 스텝 STP3에서 광원(11) 및 광센서(23)가 온 되어, 스테이지(2) 상에 올려 놓인 샘플에 대하여 광학 이방성 패러미터의 측정을 개시한다. The light source 11 and the optical sensor 23 are turned on in step STP3 when the predetermined start switch is depressed in step STP2 and the light source 11 and the optical sensor 23 are turned on in the step STP3 to select the optical anisotropic parameter Measurement is started.
우선, 스텝 STP4에서는, 편광상태 A가 선택되어 있는지 아닌지가 판단되고, 선택되어 있을 때는 서브루틴 A의 처리를 행하고, 선택되어 있지 않을 때 또는 그 처리가 종료된 시점에서 스텝 STP5로 이행한다. First, in step STP4, it is determined whether or not the polarization state A is selected. When it is selected, the processing of the subroutine A is performed. When the polarization state A is not selected or the processing is completed, the processing proceeds to step STP5.
스텝 STP5에서는, 편광상태 B가 선택되어 있는지 아닌지가 판단되고, 선택되어 있을 때는 서브루틴 B의 처리를 행하고, 선택되어 있지 않을 때 또는 그 처리가 종료된 시점에서 스텝 STP6으로 이행한다. In step STP5, it is determined whether or not the polarization state B is selected. When the polarization state B is selected, the subroutine B is processed. When the polarization state B is not selected, or when the process is completed, the process proceeds to step STP6.
스텝 STP6에서는, 편광상태 C가 선택되어 있는지 아닌지가 판단되고, 선택되어 있을 때는 서브루틴 C의 처리를 행하고, 선택되어 있지 않을 때 또는 그 처리가 종료된 시점에서 스텝 STP7로 이행한다. In step STP6, it is determined whether or not the polarization state C is selected. If it is selected, the subroutine C is processed. When the polarization state C is not selected or the process is completed, the process proceeds to step STP7.
스텝 STP7에서는, 편광상태 D가 선택되어 있는지 아닌지가 판단되고, 선택되어 있을 때는 서브루틴 D의 처리를 행하고, 선택되어 있지 않을 때 또는 그 처리가 종료된 시점에서 스텝 STP8로 이행한다. In step STP7, it is determined whether or not the polarization state D is selected. If the polarization state D is selected, the subroutine D is processed. When the polarization state D is not selected or the process is finished, the process proceeds to step STP8.
편의상, 편광자 및 검광자의 각도는 P 편광 방향을 0°, S 편광 방향을 90°로 하고, 편광자(12)의 각도(θP), 발광측 위상 보상자(13)에 의해 부여되는 편광 간 위상차(λin), 수광측 위상 보상자(14)에 의해 부여되는 편광 간 위상차(λout), 검광자(12)의 각도(θA)로 한다. For convenience, the angles of the polarizer and the analyzer are set such that the P polarization direction is 0 deg., The S polarization direction is 90 deg., And the angle? P of the polarizer 12, the polarization phase difference the inter-polarization phase difference? out given by the light-receiving-side phase compensator 14, and the angle? A of the analyzer 12, respectively.
도 3(a)에 나타내는 서브루틴 A의 스텝 STP11에서는, 각 구동기구(12d, 13d, 21d, 22d)를 기동하고, [θP, λin, λout, θA] = [0+αA, 0, 0, 90]이 되도록 발광 광학계(10) 및 수광 광학계(20)를 조정하고, 스텝 12에서 스테이지(2)를 360° 회전시키면서 소정 각도간격마다 광 강도 IA11를 읽어들인다. In Fig step STP11 of the sub-routine A shown in Fig. 3 (a), each drive mechanism (12d, 13d, 21d, 22d ) for activation, and [θ P, λin, λout, θ A] = [0 +
스텝 STP13에서, [θP, λin, λout, θA] = [0-αA, 0, 0, 90]이 되도록 발광 광학계(10) 및 수광 광학계(20)를 조정하고, 스텝 STP14에서 스테이지(2)를 360° 회전시키면서 소정 각도간격마다 광 강도 IA21을 읽어들인다. The light emission optical system 10 and the light receiving optical system 20 are adjusted so that [? P ,? In,? Out,? A ] = [0-? A , 0, 0, 90] in step STP13, 2) is rotated by 360 degrees and the light intensity I A21 is read at a predetermined angle interval.
스텝 STP15에서, [θP, λin, λout, θA] = [0+αA, 90, 0, 90]이 되도록 발광 광학계(10) 및 수광 광학계(20)를 조정하고, 스텝 STP16에서 스테이지(2)를 360° 회전시키면서 소정 각도간격마다 광 강도 IA12를 읽어들인다. The light emission optical system 10 and the light receiving optical system 20 are adjusted so that [? P ,? In,? Out,? A ] = [0 +? A , 90, 0, 90] in step STP15, 2) is rotated by 360 degrees and the light intensity I A12 is read at a predetermined angle interval.
스텝 STP17에서, [θP, λin, λout, θA] = [0-αA, 90, 0, 90]이 되도록 발광 광학계(10) 및 수광 광학계(20)를 조정하고, 스텝 STP18에서 스테이지(2)를 360° 회전시키면서 소정 각도간격마다 광 강도 IA22를 읽어들인다. The light emission optical system 10 and the light receiving optical system 20 are adjusted so that [? P ,? In,? Out,? A ] = [0-? A , 90, 0, 90] in step STP17, 2) is rotated by 360 degrees and the light intensity I A22 is read at a predetermined angle interval.
이하 마찬가지로, 도 3(b)에 나타내는 서브루틴 B의 스텝 STP21에서는, [θP, λin, λout, θA] = [0, 0, 0, 90+αB]로 하고, 스텝 STP22에서 광 강도 IB11을 읽어들인다. Similarly, in step STP21 of the subroutine B shown in Fig. 3B, [? P ,? In,? Out,? A ] = [0, 0, 0, 90 +? B ] I Read B11 .
스텝 STP23에서, [θP, λin, λout, θA] = [0, 0, 0, 90-αB]로 하고, 스텝 STP24에서 광 강도 IB21을 읽어들인다. At step STP23, [? P ,? In,? Out,? A ] = [0, 0, 0, 90-? B ] and the light intensity I B21 is read at step STP24.
스텝 STP25에서, [θP, λin, λout, θA] = [0, 0, 90, 90+αB]로 하고, 스텝 STP26에서 광 강도 IB12를 읽어들인다. The light intensity I B12 is read in step STP26 with [? P ,? In,? Out,? A ] = [0, 0, 90, 90 +? B ] in step STP25.
스텝 STP27에서, [θP, λin, λout, θA] = [0, 90, 0, 90-αB]로 하고, 스텝 STP28에서 광 강도 IB22를 읽어들인다. In step STP27, [? P ,? In,? Out,? A ] = [0, 90, 0, 90-? B ] and the light intensity I B22 is read in step STP28.
도 3(c)에 나타내는 서브루틴 C의 스텝 STP31에서는, [θP, λin, λout, θA] = [90+αC, 0, 0, 0]로 하고, 스텝 22에서 광 강도 IC11을 읽어들인다. In step STP31 of the sub-routine C shown in Fig. 3 (c), in [θ P, λin, λout, θ A] = [90 + α C, 0, 0, 0], and the light intensity I C11 in Step 22 Read it.
스텝 STP23에서는, [θP, λin, λout, θA] = [90-αC, 0, 0, 0]로 하고, 스텝 STP23에서 광 강도 IC21을 읽어들인다. In step STP23, [? P ,? In,? Out,? A ] = [90-? C , 0, 0, 0] is read and the light intensity I C21 is read in step STP23.
스텝 STP25에서는, [θP, λin, λout, θA] = [90+αC, 90, 0, 0]로 하고, 스텝 STP26에서 광 강도 IC12를 읽어들인다. In step STP25, [? P ,? In,? Out,? A ] = 90 +? C , 90, 0, 0] is read and the light intensity I C12 is read in step STP26.
스텝 STP27에서는, [θP, λin, λout, θA] = [90-αC, 90, 0, 0]]로 하고, 스텝 STP28에서 광 강도 IC22를 읽어들인다. In step STP27, [? P ,? In,? Out,? A ] = [90-? C , 90, 0, 0]] is read and the light intensity I C22 is read in step STP28.
도 3(d)에 나타내는 서브루틴 D의 스텝 STP41에서는, [θP, λin, λout, θA] = [0, 0, 0, 90+αB]로 하고, 스텝 STP42에서 광 강도 ID11을 읽어들인다. In Fig step STP41 of subroutine D shown in FIG. 3 (d), to [θ P, λin, λout, θ A] = [0, 0, 0, 90 + α B] , and the light intensities I D11 in the step STP42 Read it.
스텝 STP43에서는, [θP, λin, λout, θA] = [0-αB, 0, 0, 90]로 하고, 스텝 STP44에서 광 강도 ID21을 읽어들인다. In step STP43, [? P ,? In,? Out,? A ] = [0 -? B , 0, 0, 90] is obtained and the light intensity I D21 is read in step STP44.
스텝 STP45에서는, [θP, λin, λout, θA] = [0+αB, 90, 0, 90]로 하고, 스텝 STP46에서 광 강도 ID12를 읽어들인다. In step STP45, [? P ,? In,? Out,? A ] = [0 +? B , 90, 0, 90] is obtained and the light intensity I D12 is read in step STP46.
스텝 STP47에서는, [θP, λin, λout, θA] = [0-αB, 90, 0, 90]로 하고, 스텝 STP48에서 광 강도 ID22를 읽어들인다. In step STP47, [? P ,? In,? Out,? A ] = [0 -? B , 90, 0, 90] is obtained and the light intensity I D22 is read in step STP48.
각 서브루틴(A∼D)에 의한 측정이 종료되면, 스텝 STP8로 이행하고, 측정결과에 기초하여, 복소 진폭 반사율비의 위상차(Δχ) 및 크기(|Rχ|)가 산출된다.When the measurement is terminated by the respective sub-routine (A~D), the process is advanced to step STP8, and to the complex phase of the amplitude reflectance ratio (Δ χ) and size based on the measurement result is calculated (| | R χ).
스텝 STP8에서는 각 편광상태(A∼D)에서 측정된 광 강도에 기초하여, 편광상태마다 위상이 동일한 반사광 강도 데이터끼리의 2개의 차로부터 2개의 측정방위- 광 강도 차 데이터를 산출하고, 위상이 동일한 반사광 강도 데이터의 합을 측정방위-광 강도 합 데이터로서 산출한다. In step STP8, based on the light intensities measured in the respective polarization states A to D, two measured azimuth-light intensity difference data are calculated from the two differences of the reflected light intensity data having the same phase for each polarization state, And the sum of the same reflected light intensity data is calculated as the measured orientation-light intensity sum data.
도 4(a)∼(c)는, 편광상태 A에서의 반사광 강도 차 DIA1=IA11-IA21, 반사광 강도 차 DIA2=IA12-IA22, 반사광 강도 합 SIA=IA11+IA21의 측정결과이다. 4A to 4C are graphs showing the relationship between the reflected light intensities DI A1 = I A11- I A21 in the polarization state A, the reflected light intensity difference DI A2 = I A12 -I A22 , the sum of the reflected light intensities S A = I A11 + I A21 .
도 5(a)∼(c)는, 편광상태 B에서의 반사광 강도 차 DIB1=IB11-IB21, 반사광 강도 차 DIB2=IB12-IB22, 반사광 강도 합 SIB=IB11+IB21의 측정결과이다. Figure 5 (a) ~ (c), the reflected light intensity difference in the polarization state B DI B1 = I -I B11 B21, the reflected light intensity difference DI = I B2 -I B12 B22, the reflected light intensity sum SI = I B + I B11 B21 .
도 6(a)∼(c)는, 편광상태 C에서의 반사광 강도 차 DIC1=IC11-IC21, 반사광 강도 차 DIC2=IC12-IC22, 반사광 강도 합 SIC=IC11+IC21의 측정결과이다. Figure 6 (a) ~ (c) is, DI C1 = reflected light intensity difference in the polarization state I C -I C11 C21, the reflected light intensity difference DI C2 = I -I C12 C22, the reflected light intensity sum SI C = I C11 + I C21 .
도 7(a)∼(c)는, 편광상태 D에서의 반사광 강도 차 DID1=ID11-ID21, 반사광 강도 차 DID2=ID12-ID22, 반사광 강도 합 SID=ID11+ID21의 측정결과이다. Figure 7 (a) ~ (c), the reflected light intensity difference in the polarization state D DI D1 = I -I D11 D21, the reflected light intensity difference DI D2 = I -I D12 D22, the reflected light intensity sum SI D = I D11 + I D21 .
그리고, 스텝 STP9에서는, 편광상태마다 2개의 광 강도 차 데이터의 비가 산출됨과 아울러, 광 강도 차 데이터의 일방과 광 강도 합 데이터의 비가 산출된다.Then, in step STP9, the ratio of the two light intensity difference data is calculated for each polarization state, and the ratio of the light intensity sum data to one of the light intensity difference data is calculated.
이어서, 스텝 STP10에서는, 복소 진폭 반사율비의 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS) 및 크기(|RPP|, |RSP|, |RPS|)가 산출된다. Next, in step STP10, the phase differences (? PP ,? SP ,? PS ) and the magnitudes (| R PP |, | R SP |, | R PS |) of the complex amplitude reflectance ratios are calculated.
이 때, 광 강도 차 데이터의 비를 나타내는 이론식과, 광 강도 차 데이터의 일방과 광 강도 합 데이터의 비를 나타내는 이론식은 스텝 STP1에서 설정한 패러미터로부터, 다음 식으로 바꿔 쓸 수 있다. At this time, the theoretical expression representing the ratio of the light intensity difference data and the theoretical expression representing the ratio of the light intensity difference data to one of the light intensity difference data can be replaced by the following equation from the parameters set in step STP1.
[편광상태 A][Polarized state A]
(1) 차의 비(1) Car ratio
DIA1/DIA2 = cot(ΔSP)DI A1 / DI A2 = cot (? SP )
(2) 차와 합의 비(2) Car and consensus ratio
DIA1/SIA = cos(ΔSP)/{tan10/|RSP|+|RSP|/tan10} DI A1 / SI A = cos ( Δ SP) / {tan10 / | R SP | + | R SP | / tan10}
DIA1, DIA2, SIA는 측정값으로부터 산출할 수 있는 기지의 값이므로, 이들 식으로부터 ΔSP 및 |RSP|가 산출된다. Since DI A1 , DI A2 , and SI A are known values that can be calculated from the measured values, Δ SP and | R SP | are calculated from these equations.
[편광상태 B][Polarization state B]
(1) 차의 비(1) Car ratio
DIB1/DIB2 = cot(ΔPP-ΔSP)DI B1 / DI B2 = cot (? PP -? SP )
(2) 차와 합의 비(2) Car and consensus ratio
DIB1/SIB = cos (ΔPP-ΔSP)DI B1 / SI B = cos (? PP -? SP )
/{|RSP|tan10/|RPP|+|RPP|/tan10}/ {| R SP | tan 10 / | R PP | + | R PP | / tan 10}
DIB1, DIB2, SIB는 측정값으로부터 산출할 수 있는 기지의 값, ΔSP 및 |RSP|는 편광상태 A의 측정결과에 의해 기지이므로, 이들 식으로부터 ΔPP 및 |RPP|가 산출된다. Because it is known from the measurement result of the polarization state A, Δ PP and from these expressions | | DI B1, DI B2, SI B is the value of the base that can be calculated from the measured values, Δ SP and | R SP is | R PP .
[편광상태 C][Polarization state C]
(1) 차의 비(1) Car ratio
DIC1/DIC2 = cot(ΔPP-ΔPS)DI C1 / DI C2 = cot (? PP -? PS )
(2) 차와 합의 비(2) Car and consensus ratio
DIC1/SIC = cos(ΔPP-ΔPS)DI C1 / SI C = cos (? PP -? PS )
/{|RSP|tan10/|RPP|+|RPP|/tan10}/ {| R SP | tan 10 / | R PP | + | R PP | / tan 10}
DIC1, DIC2, SIC는 측정값으로부터 산출할 수 있는 기지의 값, ΔPP 및 |RPP|는 편광상태 B의 측정결과에 의해 기지이므로, 이들 식으로부터 ΔPS 및 |RPS|가 산출된다. DI C1, DI C2, SI C is the value of the base that can be calculated from the measured values, Δ PP and | R PP | because it is known from the measurement result of the polarization state B, Δ PS and from these expressions | R PS | a .
[편광상태 D][Polarization state D]
(1) 차의 비(1) Car ratio
DID1/DID2 = cot(ΔPS)DI D1 / DI D2 = cot (? PS )
(2) 차와 합의 비(2) Car and consensus ratio
DID1/SID = cos(ΔPS)/{tan10/|RPS|+|RPS|/tan10} DI D1 / SI D = cos ( Δ PS) / {tan10 / | R PS | + | R PS | / tan10}
DID1, DID2, SID는 측정값으로부터 산출할 수 있는 기지의 값이므로, 이들 식으로부터 ΔPS 및 |RPS|가 산출된다. Since DI D1 , DI D2 , and SI D are known values that can be calculated from measured values, Δ PS and | R PS | are calculated from these equations.
이와 같이, 편광상태(A∼D)로부터, 복소 진폭 반사율비의 3종류의 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS)에 관하여 이것들을 미지수로 하는 합계 4종류의 광 강도 차 데이터의 비의 이론식이 구성되므로, 이 중 3종류를 사용함으로써, 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS)를 산출할 수 있고, 따라서, 3종류의 편광상태에 대하여 반사광 강도를 측정하면 충분하다. Thus, from the polarization states (A to D), with respect to the three kinds of phase differences (? PP ,? SP ,? PS ) of the complex amplitude reflectance ratio, It is possible to calculate the phase differences (? PP ,? SP ,? PS ) by using three of them, and therefore, it is sufficient to measure the reflected light intensity for three kinds of polarization states.
또 마찬가지로, 편광상태(A∼D)로부터, 복소 진폭 반사율비의 3종류의 크기(|RPP|, |RSP|, |RPS|)에 관하여 이것들을 미지수로 하는 합계 4종류의 광 강도 차 데이터의 비의 이론식이 성립하므로, 이 중 3종류를 사용함으로써, 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS)를 산출할 수 있고, 따라서, 3종류의 편광상태에 대하여 반사광 강도를 측정하면 된다. Similarly, regarding the three kinds of magnitudes (R PP |, | R SP |, | R PS |) of the complex amplitude reflectance ratios from the states of polarization (A to D) The phase difference (? PP ,? SP ,? PS ) can be calculated by using three of them, and thus the reflected light intensity can be measured for three kinds of polarization states .
도 8(a)∼(c)가 산출된 복소 진폭 반사율비의 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS), 도 9(a)∼(c)가 산출된 복소 진폭 반사율비의 크기(|RPP|, |RSP|, |RPS|)를 나타내는 그래프이다. The phase difference (? PP ,? SP ,? PS ) of the complex amplitude reflectance ratio calculated in Figs. 8A to 8C, the magnitude of the calculated complex amplitude reflectivity ratio? R PP |, | RSP |, | RPS |).
또, 이렇게 하여 산출된 복소 진폭 반사율비의 위상차(ΔPP, ΔSP, ΔPS) 및 크기(|RPP|, |RSP|, |RPS|)는, 각각, 배향 방위, 광학축의 경사각, 상광 굴절률, 이상광굴절률, 배향층 막 두께, 배향층 굴절률, 무배향층 막 두께의 7개의 패러미터의 함수로서 나타낼 수 있으므로, 이들 6개의 값에 기초하여, 컴퓨터를 사용하여 피팅을 행하는 종래 공지의 수법에 의해, 상기 7개의 광학 이방성 패러미터를 구할 수 있다. The phase differences (? PP ,? SP ,? PS ) and the magnitudes (| R PP |, | R SP |, | R PS |) of the complex amplitude reflectance ratios thus calculated are represented by the orientation orientations, , The ordinary refractive index, the extraordinary refractive index, the orientation layer film thickness, the orientation layer refractive index, and the thickness of the anisotropic layer film. Therefore, based on these six values, The seven optical anisotropy parameters can be obtained.
액정 배향막을 샘플로 하여 측정된 복소 진폭 반사율비의 위상차 및 크기에 기초하여, Berreman의 4×4 행렬을 사용하고, 상기 패러미터를 피팅에 의해 구한 바, 배향방위 90.3°, 광학축의 경사각 24.6°, 상광 굴절률 1.76, 이상광 굴절률 1.79, 배향층 막 두께 6.0nm, 배향층 굴절률 1.77, 무배향층 막 두께 94.1nm로, 일반 엘립소메트리에 의한 측정결과와 일치했다. A 4 × 4 matrix of Berreman was used based on the phase difference and magnitude of the complex amplitude reflectance ratio measured with the liquid crystal alignment film as a sample and the parameters were found by fitting to find that the alignment direction was 90.3 ° and the inclination angle of the optical axis was 24.6 °, An ordinary refractive index of 1.76, an optical refractive index of 1.79, an orientation layer film thickness of 6.0 nm, an orientation layer refractive index of 1.77, and a non-oriented layer film thickness of 94.1 nm.
또한, 측정시에, 발광 광학계(10) 및 수광 광학계(20)를 조정하면서 스테이지(2)을 합계 12회전 시킬 필요가 있지만, 그래도 합계 측정시간은 20∼30초 전후로, 일반화 엘립소메트리법에 의한 측정에 비해 1/10 시간의 대단히 짧은 시간에 측정이 가능하게 되어, 공장의 생산 라인의 제품검사 등에 응용하는 것이 가능하게 되었다. It is necessary to rotate the stage 2 in total by 12 rotations while adjusting the emission optical system 10 and the light receiving optical system 20 at the time of measurement. However, the total measurement time is about 20 to 30 seconds, It is possible to perform the measurement in a very short time of 1/10 hour compared to the measurement by the factory, and it becomes possible to apply it to the inspection of the product on the factory production line.
또한, 발광측 및 수광측의 위상 보상자 12, 21에 바비네-솔레일 위상판을 사용한 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 위상차 고정의 위상판을 광로에 대하여 진퇴 가능하게 배합한 위상 보상자를 사용해도 된다. Although the description has been given of the case where the phase compensators 12 and 21 on the light-emitting side and the light-receiving side are provided with a Babinet-Soleil phase plate, the present invention is not limited thereto. A phase compensator may be used.
본 발명은 광학 이방성을 갖는 제품, 특히, 액정 배향막의 품질검사 등에 적용할 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to quality inspection of products having optically anisotropic properties, in particular, liquid crystal alignment films.
도 1은 본 발명에 따른 광학적 이방성 패러미터 측정장치의 1예를 나타내는 설명도.1 is an explanatory view showing an example of an optical anisotropic parameter measuring apparatus according to the present invention;
도 2는 연산장치의 메인루틴의 처리 수순을 나타내는 플로우차트.2 is a flowchart showing the processing procedure of the main routine of the arithmetic unit;
도 3은 서브루틴의 처리 수순을 나타내는 플로우차트.3 is a flowchart showing a subroutine processing procedure;
도 4는 편광상태 A에서의 광 강도 차 데이터, 광 강도 합 데이터를 나타내는 그래프.4 is a graph showing light intensity difference data and light intensity sum data in the polarization state A;
도 5는 편광상태 B에서의 광 강도 차 데이터, 광 강도 합 데이터를 나타내는 그래프.5 is a graph showing light intensity difference data and light intensity sum data in the polarization state B;
도 6은 편광상태 C에서의 광 강도 차 데이터, 광 강도 합 데이터를 나타내는 그래프.6 is a graph showing light intensity difference data and light intensity sum data in the polarization state C;
도 7은 편광상태 D에서의 광 강도 차 데이터, 광 강도 합 데이터를 나타내는 그래프.7 is a graph showing light intensity difference data and light intensity sum data in the polarization state D;
도 8은 산출된 복소 진폭 반사율비의 위상차를 나타내는 그래프.8 is a graph showing the phase difference of the calculated complex amplitude reflectance ratio.
도 9는 산출된 복소 진폭 반사율비의 크기를 나타내는 그래프.9 is a graph showing the magnitude of the calculated complex amplitude reflectance ratio;
(부호의 설명)(Explanation of Symbols)
1 광학 이방성 패러미터 측정장치1 Optical anisotropy parameter measuring device
2 스테이지2 stage
3 샘플의 표면(측정대상면)3 Surface of the sample (surface to be measured)
4 측정점4 measuring points
5 법선5 Normal
10 발광 광학계10 luminescence optical system
11 광원11 light source
12 편광자12 polarizer
13 발광측 위상 보상자13 Luminescence side phase compensator
20 수광 광학계20 receiving optical system
21 수광측 위상 보상자21 Light receiving side phase compensator
22 검광자22 analyzer
23 광센서23 light sensor
30 컴퓨터(연산장치)30 Computers (Computing Devices)
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