KR102618723B1 - 뮬러행렬타원계 - Google Patents

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KR102618723B1 KR1020220017227A KR20220017227A KR102618723B1 KR 102618723 B1 KR102618723 B1 KR 102618723B1 KR 1020220017227 A KR1020220017227 A KR 1020220017227A KR 20220017227 A KR20220017227 A KR 20220017227A KR 102618723 B1 KR102618723 B1 KR 102618723B1
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Abstract

본 발명은 4분파장 위상지연 특성으로부터 벗어난 위상지연자를 사용하는 뮬러행렬타원계(Mueller matrix ellipsometer, MME)에서 위상지연자를 회전시키지 않고, 편광자의 방위각과 편광자측 위상지연자의 방위각 조합을 통해 시료에 입사하는 빛의 편광상태를 최적화하고 검광자의 방위각과 검광자측 위상지연자의 방위각 조합을 통해 반사하는 빛의 편광상태를 결정하는 뮬러행렬 측정기술에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광원-편광자-제1 위상지연자-시료-제2 위상지연자-검광자의 배치 구조를 갖는 뮬러행렬타원계는, 상기 제1 위상지연자와 제2 위상지연자는 4분파장 위상지연 특성으로부터 벗어난 위상지연자이고, 상기 편광자와 상기 제1 위상지연자의 방위각은 입사광 뮬러행렬 의 절대값 가 0.2 이상의 값을 갖도록 하는 입사광 스톡스벡터 를 만족하는 조합으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

뮬러행렬타원계{Mueller matrix ellipsometer}
본 발명은 4분파장 위상지연 특성으로부터 벗어난 위상지연자를 사용하는 뮬러행렬타원계(Mueller matrix ellipsometer, MME)에서 위상지연자를 회전시키지 않고, 편광자의 방위각과 편광자측 위상지연자의 방위각 조합을 통해 시료에 입사하는 빛의 편광상태를 최적화하고 검광자의 방위각과 검광자측 위상지연자의 방위각 조합을 통해 반사하는 빛의 편광상태를 결정하는 뮬러행렬 측정기술에 관한 것이다.
타원법(ellipsometry)은 다양한 박막을 사용하는 산업 분야에서 비 파괴적 측정 방법으로 다양하게 사용되고 있고, 특히 반도체 분야에서 박막의 두께를 비파괴적으로 측정하는데 매우 유용하게 사용되고 있다.
타원법은 특정 편광상태를 갖는 빛을 시료에 입사시킨 후 반사광의 변화된 편광상태를 측정 및 분석하여 편광을 변화시킨 요인인 조밀도 변화, 광학적인 두께, 복소굴절율 등을 구하는 방법으로서, 이를 위한 장치를 타원계(ellipsometer)라 칭한다.
타원계가 개발된 초기에는 단일파장에서 구동하는 단파장 타원계를 사용하여 단일 박막의 두께를 정밀하게 측정하였지만 넓은 파장대역에 걸쳐 다수의 타원상수 값들을 획득하는 분광타원계(spectroscopic elipsometer, SE)가 개발된 이후 많은 타원상수 측정값들을 모델링 분석하여 다층박막시료의 구조와 물성을 빠르고 정확하며 비파괴적으로 도출할 수 있게 되어 반도체를 비롯한 여러 산업현장에서 분광타원법(spectroscpic ellipsometry, SE)이 매우 유용하게 활용되고 있다.
그러나, 일반적인 타원계는 시료에 어떤 편광상태에 있는 빛을 조사하여 반사되는 광의 편광 상태 변화를 측정하여 타원상수를 얻어내는 기술로서, 편광이 없는 환경에서는 측정이 불가능하다.
특히, 최근 반도체가 미세 패턴화 되어가면서 빛이 미세 패턴과 기판 상의 소자 등에 의해 산란이 발생하면 편광 성분을 일부 잃어버리거나 편광이 없는 상태가 될 수 있다.
이와 같이 편광이 없는 환경에서도 타원상수를 얻어낼 수 있도록 고안된 기술이 뮬러행렬타원계이다.
일반적인 타원계에서는 편광상태의 표현은 1×2 존스벡터로 나타내고 편광소자에 의한 편광작용은 2×2 존스행렬로 나타내며 타원상수는 Δ,ψ 또는 이와 대응되는 두 개의 파라미터로 나타내는데 반해, 뮬러행렬타원계에서는 편광상태의 표현에서는 편광이 없어지는 상태인 편광지움 효과에 관한 성분(잃어버린 편광 정보)과 전체 빛의 세기 성분을 포함하는 1×4 스톡스벡터를 사용하며 편광소자의 편광작용은 4×4 뮬러행렬로 나타낸다.
뮬러행렬타원계는 일반적으로 편광자-보정기-시료-보정기-검광자(polarizer- compensator-sample-compensator-analyzer, PC1SC2A)의 배치를 가지며, 시료 전,후에 배치되는 보정기 즉, 각 위상지연자로는 위상지연값이 90도이고 빠른축과 느린축의 전기장 투과율비가 1.0인 이상적인 4분파장 위상지연자(quarterwave phase retarder)가 바람직하다.
그러나, He-Ne 레이저와 같이 단일 파장의 빛을 사용할 경우에는 이상적인 4분파장 위상지연자를 구하는 것이 비교적 용이하지만, 넓은 파장대역에 걸쳐 구동하는 뮬러행렬 분광타원계(Mueller matrix spectroscopic ellipsometer, MMSE)에서 사용할 수 있는 비색성(achromatic) 4분파장 위상지연자는 실제 존재하지 않는다.
이에 종래 뮬러행렬타원계를 이용한 측정 기술에서는 이상적인 4분파장 위상지연자에 가까운 형태의 보정기를 구현하는 많은 방법들이 제안되어 있으며, 가장 대표적인 형태로 2개의 보정기를 5:3의 각속도비로 회전시키는 이중 보정기 회전방식 다채널 분광타원계가 있다.
1. 한국등록특허 제10-1698022호 (명칭: 무색수차 광소자-회전형 타원계측기 및 이를 이용한 시편의 뮬러-행렬 측정 방법) 2. 한국등록특허 제10-1509054호 (명칭 : 광소자-회전형 뮬러-행렬 타원계측기 및 이를 이용한 시료의 뮬러-행렬 측정 방법)
본 발명은 이상적이지 않은 4분파장 위상지연자들을 사용하는 PC1SC2A 배치 구조의 뮬러행렬타원계에서, 종래 이중 보정기 회전방식과 달리 위상지연자들을 회전시키지 않고, 편광자의 방위각과 시료전의 위상지연자의 방위각의 조합, 그리고 시료후의 위상지연자의 방위각과 검광자의 방위각 조합을 통해 최적의 뮬러행렬을 결정할 수 있도록 해 주는 뮬러행렬타원계를 제공함에 기술적 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 광원-편광자-제1 위상지연자-시료-제2 위상지연자-검광자의 배치 구조를 갖는 뮬러행렬타원계에 있어서, 상기 제1 위상지연자 및 제2 위상지연자는 4분파장 위상지연 특성으로부터 벗어난 위상지연자이고, 상기 편광자와 상기 제1 위상지연자의 방위각은 입사광 뮬러행렬 의 절대값 가 0.2 이상의 값을 갖도록 하는 입사광 스톡스벡터 를 만족하는 조합으로 설정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계가 제공된다.
또한, 상기 편광자의 방위각 P, 제1 위상지연자의 방위각 C의 조합(P,C)은, (0,0),(
Figure 112022014816110-pat00004
,
Figure 112022014816110-pat00005
), (±
Figure 112022014816110-pat00006
, ±
Figure 112022014816110-pat00007
), (O,±
Figure 112022014816110-pat00008
) 중에서 설정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계가 제공된다.
또한, 상기 입사광 뮬러행렬은 상기 (0,0),(
Figure 112022014816110-pat00009
,
Figure 112022014816110-pat00010
)조합에 대응되는 제1 그룹의 입사광 스톡스벡터와, (±
Figure 112022014816110-pat00011
, ±
Figure 112022014816110-pat00012
) 조합에 대응되는 제2 그룹의 입사광 스톡스벡터 및, (O,±
Figure 112022014816110-pat00013
) 조합에 대응되는 제3 그룹의 입사광 스톡스벡터들을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계가 제공된다.
또한, 상기 제1 그룹의 입사광 스톡스벡터는 , 상기 제2 그룹의 입사광 스톡스벡터는 , 상기 제3 그룹의 입사광 스톡스벡터는 이고, 상기 입사광 뮬러행렬은 각 그룹에서 적어도 하나의 입사광 스톡스벡터를 포함하여 결정하는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계가 제공된다.
또한, 상기 편광자의 방위각과 제1 위상지연자의 방위각 조합은, (P,C), (P+π,C), (P, C+π), (P+π, C+π)의 조합들 중 하나의 조합에 해당하는 순서쌍 중에서 설정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계가 제공된다.
또한, 상기 방위각이 C인 제2 위상지연자와 방위각이 A인 검광자를 통과한 빛의 세기는 로서, 로 설정되며, 상기 입사광의 스톡스상수인 S0,S1,S2,S3 가 와 같이 제2 위상지연자와 검광자의 방위각 조합(A,C)에서 측정한 빛의 세기로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계가 제공된다.
본 발명에 의하면, PC1SC2A 배치 구조의 뮬러행렬타원계에서 위상지연자들을 회전시키지 않고, 편광자의 방위각과 시료전의 위상지연자의 방위각의 조합, 그리고 시료후의 위상지연자의 방위각과 검광자의 방위각 조합을 통해 최적의 뮬러행렬을 결정할 수 있게 됨으로써, 불완전한 위상지연자를 사용하는 경우에도 시료의 뮬러행렬을 용이하게 측정할 수 있게 하는 자유형 구동방식의 뮬러행렬타원계를 제공하는 것이 가능하다.
이에 따라 위상지연자의 선택폭을 크게 넓혀주어 DUV부터 NIR에 걸친 넓은 파장대역에서 구동할 수 있도록 하는 뮬러행렬 분광타원계의 설계, 제작 및 구동을 보다 유용하게 함은 물론, 특히 반도체 산업현장에서의 OCD에 기반한 나노구조의 측정 및 평가에 크게 기여할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 뮬러행렬타원계의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도2는 도1에 도시된 편광자(200)와 제1 위상지연자(300)를 통과한 빛의 특성을 설명하기 위한 도면.
도3은 도1에 도시된 제1 위상지연자(300)의 위상지연각 및 전기장 투과율비 특성을 도시한 도면.
도4는 도2에 도시된 편광자(200)와 제1 위상지연자(300)의 방위각 조합으로 만들어진 뮬러행렬의 절대값 특성을 설명하기 위한 도면.
본 발명에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예 및 도면에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 뮬러행렬타원계의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도1을 참조하면, 뮬러행렬타원계는 광원(100)과, 편광자(200), 제1 위상지연자(300), 제2 위상지연자(400) 및, 검광자(500)를 포함하여 구성되고, 검광자(500)의 후단에는 검광자(500)로부터 수신된 빛의 세기를 이용하여 시료(10)의 상태를 검사하는 검사부(600)가 구비된다.
즉, 광원(100)과, 편광자(200), 제1 위상지연자(300)는 시료(10)의 일측에 배치되어 시료(10)로 광을 입사시키고, 제2 위상지연자(400) 및, 검광자(500)는 시료(10)의 타측에 배치되어 시료(10)로부터 반사되는 광이 입사되는 PC1SC2A 타원계 구조를 갖는다.
광원(100)은 시료(10)를 향해 입사광을 조사하는 광 발생장치로서, 자외선(deep ultra violet; DUV)에서부터 근적외선에 걸친 다양한 파장대역의 광, 즉 백색광을 발생한다.
편광자(200)는 광원(100)으로부터 출력되는 광을 선편광시켜 출력한다.
제1 위상지연자(300)는 편광자(200)을 통과하여 입사되는 입사광의 편광상태를 가변하여 시료(10)측으로 투사한다. 이때, 제1 위상지연자(300)는 준 비색성 4분파장 위상지연자로서, 위상지연각도 δc 는 90도가 아니며 빠른축과 느린축의 전기장 투과율비 tc가 1.0으로부터 상당히 벗어나는 특성을 갖는다.
이때, 시료(10)로 입사된 광의 편광상태는 시료(10)의 복소 굴절률, 두께와 같은 광학적, 구조적 특징에 따라 변형된 형태로 반사되어 출력된다.
제2 위상지연자(400)는 시료(10)측으로부터 입사되는 반사광의 편광상태를 가변하여 검광자(500)로 출력한다. 이때, 제2 위상지연자(400)는 준 비색성 4분파장 위상지연자로서, 제1 위상지연자(300)와 마찬가지로, 위상지연각도 δc 는 90도가 아니며 빠른축과 느린축의 전기장 투과율비 tc가 1.0으로부터 상당히 벗어나는 특성을 갖는다.
검광자(500)는 제2 위상지연자(400)로부터 입사되는 반사광 중 특정 편광만을 검사부(600)로 출력한다.
검사부(600)는 검광자(500)로부터 입력되는 측정광을 분석하여 편광자(200)와 제1 위상지연자(300)의 방위각 조합에 따르는 입사광의 스톡스벡터와 제2 위상지연자(400)와 검광자(500)간의 방위각 조합에 대응되는 출사광의 스톡스벡터를 이용하여 시료의 뮬러행렬을 결정하여 시료의 상태를 검사한다.
이때, 입사광의 스톡스벡터(Stokes vector)와 출사광의 스톡스벡터를 각각 , 시료의 뮬러행렬을 와 같이 표현하면 에 해당하는 스톡스벡터의 원소들로 만들어진 입사광 뮬러행렬 와 출사광 뮬러행렬 는 하기 수학식1과 같은 관계를 만족한다.
여기서,, , 이고,
, 이다.
그리고, 상기 수학식1로부터 시료의 뮬러행렬 는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
즉, 검사부(600)는 서로 다른 4개의 입사광의 스톡스벡터 각각에 대응되는 출사광의 스톡스벡터 들을 확보하여 이들로부터 입사 뮬러행렬 와 출사 뮬러행렬 를 각각 수학식1과 같이 구성하고, 수학식2에 따라 시료의 뮬러행렬 를 결정한다.
이때, 수학식2에서 역행렬 을 구하기 위해서는 이어야 하는데 를 구성할 때 편광상태가 동일한 두 개의 입사광이 포함되면 이 된다.
그리고, 를 구성하는 입사광들의 편광상태가 상호 독립적일수록 가 0으로부터 더 크게 벗어나며 결정오차가 작아지므로 가 최대한 큰 값을 가지도록 들을 구성해야 한다.
이에, 본 발명에서는 편광자(200)와 제1 위상지연자(300)의 방위각을 입사광 뮬러행렬 의 절대값 가 0.2 이상의 최대한 큰 값을 가지도록 입사광 스톡스벡터 들을 구성하기 위한 조합으로 설정한다.
이하에서는 편광자(200)와 제1 위상지연자(300)의 방위각 결정과정에 대해 보다 상세히 설명한다.
먼저, 스톡스벡터가 인 빛이 도2와 같이 방위각이 인 편광자(200)와 빠른축의 방위각이 인 제1 위상지연자(300)를 연속으로 통과하면 제1 위상지연자(300)를 통과한 빛의 스톡스벡터 는 하기 수학식3과 같이 표현된다.
여기서, 와 는 각각 방위각이 인 위상지연자의 뮬러행렬과 방위각이 인 편광자의 뮬러행렬로써 이들은 방위각이 0도인 위상지연자의 뮬러행렬인 와 방위각이 0도인 편광자의 뮬러행렬인 , 그리고 회전각도가 인 광회전자의 뮬러행렬인 로, 수학식 4와 같이 표현된다.
여기서, 와 , 그리고 회전각도가 인 광회전자의 뮬러행렬 는 수학식 5와 같다.
여기서, , 그리고 는 광흡수 위상지연자의 흡수상수들과 위상지연각으로 이상적인 위상지연자의 경우 가 되며, 는 회전각도가 인 광회전자의 뮬러행렬이다.
그리고, 흡수상수 는 빠른축과 느린축의 전기장 투과비인 와 수학식 6과 같은 관계를 갖는다.
그리고, 편광의존성이 없는 무편광이 입사할 경우, 상기 수학식 3의 스톡스벡터 는 수학식 7과 같이 표현된다.
또한, 이상적인 4분파장 위상지연자의 경우(, , ), 수학식 7은 수학식 8과 같이 간단해 진다.
한편, 제1 위상지연자(400)는 깊은 자외선(deep ultra violet, DUV)부터 근적외선(near infrared, NIR)에 걸친 넓은 파장대역에서 사용할 수 있는 광대역 위상지연자로, 도3에 도시된 바와 같이 위상지연각 는 파장에 따라 150°정도부터 25°정도까지 단조감소하며, 전기장 투과율비 는 1.0 근방에서 빠른 진동을 나타내는 특성을 갖는다.
선편광자(200)와 도2의 특성을 갖는 제1 위상지연자(300)을 통과한 빛의 스톡스벡터는 상기 수학식 7을 이용하여 산출할 수 있으며, 편광자(200)의 방위각 P와 제1 위상지연자(400)의 방위각 C의 대표적인 (P,C) 조합에 대응되는 스톡스벡터들이 표1에 예시되어 있다.
표 1에서 편광상태는 3개의 그룹으로 나뉘어져 있으며, 제1 그룹(xy)은 투과축이 x축과 나란한 직선편광과 투과축이 y축과 나란한 직선편광으로 구성되고, 제2 그룹(±45)은 투과축이 x축과 +45도를 이루는 직선편광과 투과축이 x축과 -45도를 이루는 직선편광으로 이루어지며, 제3 그룹(circle)은 좌원편광과 우원편광(이상적인 4분파장 위상지연자를 사용할 경우)으로 각각 구성된다.
이때, 6개의 편광상태는 상호 독립인 스톡스벡터들을 형성하며, 각 그룹에서 1개씩, 그리고 남은 3개의 스톡스벡터들 중에서 1개의 스톡스벡터를 무작위로 선택하여 4개의 스톡스벡터들을 선정할 수 있다.
즉, 상기 입사광 뮬러행렬은 상기 (0,0),(
Figure 112022014816110-pat00087
,
Figure 112022014816110-pat00088
)조합에 대응되는 제1 그룹의 입사광 스톡스벡터와, (±
Figure 112022014816110-pat00089
, ±
Figure 112022014816110-pat00090
) 조합에 대응되는 제2 그룹의 입사광 스톡스벡터 및, (O,±
Figure 112022014816110-pat00091
) 조합에 대응되는 제3 그룹의 입사광 스톡스벡터들을 이용하여 생성되며, 이때 제1 그룹의 입사광 스톡스벡터는 , 상기 제2 그룹의 입사광 스톡스벡터는 , 상기 제3 그룹의 입사광 스톡스벡터는 이고, 상기 입사광 뮬러행렬은 각 그룹에서 적어도 하나의 입사광 스톡스벡터를 포함하여 생성된다.
또한, 상기 편광자(200)의 방위각 P, 제1 위상지연자(300)의 방위각 C의 조합(P,C)과 광학적으로 등등한 조합들인 편광자(200)의 방위각 P대신 P+π를 사용하거나 제1 위상지연자(300)의 방위각 C대신 C+π를 사용한 조합들 즉 (P+π,C), (P, C+π), 그리고 (P+π, C+π)의 조합들 중 하나의 조합에 해당하는 순서쌍 중에서 설정하는 것도 가능하다.
예컨대, 상기 입사광 뮬러행렬은 (P+π, C+π) 조합에 해당하는 순서쌍에서 상기 (π,π),(π+
Figure 112022014816110-pat00095
, π+
Figure 112022014816110-pat00096
)조합에 대응되는 제1 그룹의 입사광 스톡스벡터와, (π±
Figure 112022014816110-pat00097
, π±
Figure 112022014816110-pat00098
) 조합에 대응되는 제2 그룹의 입사광 스톡스벡터 및, (π,π±
Figure 112022014816110-pat00099
) 조합에 대응되는 제3 그룹의 입사광 스톡스벡터들을 이용하여 생성될 수 있다.
이와같이 선정된 4개의 스톡스벡터들로 입사 뮬러행렬 를 구성하면 행렬식 는 도4와 같은 파장 의존성 특성을 나타낸다.
도4에 의하면, 행렬식 는 제1 위상지연자(400)가 이상적인 4분파장 위상지연 특성을 보이는 270 nm 근방에서(도3 참조) 최대값인 2.0의 값을 가지며 이상적인 4분파장 위상지연 특성으로부터 벗어나는 파장영역에서는 2.0보다 점차적으로 작아지는 것을 확인할 수 있다.
이때, 행렬식의 크기와 파장의존성은 입사 뮬러행렬을 구성하는 스톡스벡터 의 내용에 따라 크게 달라지는데, 예컨대 표 1의 각 그룹에서 1개씩 스톡스벡터를 선택하고 , 에 대응되는 스톡스벡터를 추가하여 구성한 입사 뮬러행렬의 행렬식은 도4의 (b)와 같이 매우 작은 크기와 불규칙한 파장 의존성을 보임을 알 수 있다.
또한, 검사부(600)는 4분파장 위상지연 조건을 만족하지 않으며 광흡수가 있는 제2 위상지연자(400)와 검광자(500)를 통과한 빛에 대한 출사광 스톡스벡터의 스톡스상수를 결정한다.
즉, 검사부(600)는 스톡스벡터가 인 빛을 입사파로 하여 방위각이 C인 제2 위상지연자(400)와 방위각이 A인 검광자(500)를 연속으로 통과시킨 후 출사광의 세기를 (A,C)의 함수로 측정한 다음 이를 분석하여 스톡스상수를 결정한다.
스톡스벡터가 인 빛이 제2 위상지연자(400)와 검광자(500)를 연속으로 통과하면 투과광의 스톡스벡터 는 수학식 9와 같다.
여기서,와 는 각각 방위각이 인 검광자의 뮬러행렬과 방위각이 인 위상지연자의 뮬러행렬로, 수학식 10과 같이 표현된다.
즉, 수학식 10에 수학식 5를 대입한 후, 이를 수학식 9에 대입하여, 제2 위상지연자(400)와 검광자(500)를 통과한 빛의 세기를 수학식 11과 같은 A(검광자 방위각)와 C(제2 위상지연자 방위각)의 함수로서 나타낼 수 있다.
여기서,
이며,
S0,S1,S2,S3는 입사광의 스톡스상수들로, 이들은 I(A,C)로 표현되는 빛의 세기 조합으로부터 결정할 수 있는데, 바람직하게 수학식 12를 만족하는 조합으로 결정될 수 있다.
즉, 상기 실시예에 의하면 PC1SC2A 배치 구조의 뮬러행렬타원계에서, 위상지연자들을 회전시키지 않고, 편광자의 방위각과 시료전의 위상지연자의 방위각의 조합, 그리고 시료후의 위상지연자의 방위각과 검광자의 방위각 조합을 통해 최적의 뮬러행렬을 결정할 수 있다.
100 : 광원, 200 : 편광자,
300 : 제1 위상지연자, 400 : 제2 위상지연자,
500 : 검광자, 600 : 검사부,
10 : 시료.

Claims (6)

  1. 광원-편광자-제1 위상지연자-시료-제2 위상지연자-검광자의 배치 구조를 갖는 뮬러행렬타원계에 있어서,
    상기 제1 위상지연자 및 제2 위상지연자는 4분파장 위상지연 특성으로부터 벗어난 위상지연자이고,
    상기 편광자와 상기 제1 위상지연자의 방위각은 입사광 뮬러행렬 의 절대값 가 0.2 이상의 값을 갖도록 하는 입사광 스톡스벡터 를 만족하는 조합으로 설정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광자의 방위각 P, 제1 위상지연자의 방위각 C의 조합(P,C)은,
    (0,0),(
    Figure 112022014816110-pat00122
    ,
    Figure 112022014816110-pat00123
    ), (±
    Figure 112022014816110-pat00124
    , ±
    Figure 112022014816110-pat00125
    ), (O,±
    Figure 112022014816110-pat00126
    ) 중에서 설정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입사광 뮬러행렬은 상기 (0,0),(
    Figure 112022014816110-pat00127
    ,
    Figure 112022014816110-pat00128
    )조합에 대응되는 제1 그룹의 입사광 스톡스벡터와, (±
    Figure 112022014816110-pat00129
    , ±
    Figure 112022014816110-pat00130
    ) 조합에 대응되는 제2 그룹의 입사광 스톡스벡터 및, (O,±
    Figure 112022014816110-pat00131
    ) 조합에 대응되는 제3 그룹의 입사광 스톡스벡터들을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 입사광 스톡스벡터는 ,
    상기 제2 그룹의 입사광 스톡스벡터는 ,
    상기 제3 그룹의 입사광 스톡스벡터는 이고,
    상기 입사광 뮬러행렬은 각 그룹에서 적어도 하나의 입사광 스톡스벡터를 포함하여 결정하는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계.
  5. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    또한, 상기 편광자의 방위각과 제1 위상지연자의 방위각 조합은, (P,C), (P+π,C), (P, C+π), (P+π, C+π)의 조합들 중 하나의 조합에 해당하는 순서쌍 중에서 설정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방위각이 C인 제2 위상지연자와 방위각이 A인 검광자를 통과한 빛의 세기는
    로서,
    로 설정되며,
    상기 입사광의 스톡스상수인 S0,S1,S2,S3 가
    와 같이 제2 위상지연자와 검광자의 방위각 조합(A,C)에서 측정한 빛의 세기로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 뮬러행렬타원계.
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