TWI384213B - 光學異向性參數測量方法及測量裝置 - Google Patents

Description

光學異向性參數測量方法及測量裝置

本發明係關於用來測量出薄膜試料之光學軸的異向性之光學異向性參數測量方法及測量裝置，尤其是關於一種適用於液晶配向膜的檢查等之光學異向性參數測量方法及測量裝置。

液晶顯示器係具備下列構造，亦即於表面疊層有透明電極與配向膜之背側玻璃基板、以及於表面疊層有彩色濾光片(color filter)、透明電極與配向膜而形成之表側玻璃基板，係隔著間隔材而使配向膜彼此相對向，於該配向膜的空隙之間封入液晶之狀態下加以密封，並於該表背兩側疊層有偏光濾光片之構造。

在此，為了使液晶顯示器能夠正常動作，必須使液晶分子均勻地朝同一方向排列，而配向膜係決定液晶分子的方向性。

此配向膜可使液晶分子排列者，是因為具有單軸性光學異向性，因此只要使配向膜於全面上具有一致之單軸性光學異向性，則液晶顯示器不易產生缺陷，若存在有光學異向性不一致之部分，則液晶分子的方向產生紊亂，使得液晶顯示器成為不良品。

亦即，配向膜的品質係直接對液晶顯示器的品質產生影響，若配向膜產生缺陷，則液晶分子的方向性產生紊亂，而使液晶顯示器產生缺陷。

因此，在組裝液晶顯示器時，若預先檢查配向膜有否產生缺陷，而僅使用品質穩定的配向膜的話，則可提升液晶顯示器的良率，因而提升生產效率。

因此，以往係有人提出，對於配向膜進行作為異向性參數之光學軸的方位角方向、極角方向、膜厚等之測量，以評估該配向膜的光學異向性，藉此來檢查出是否有缺陷之方法。

最普遍的手法為採用橢圓測厚儀(Ellipsometer)之方法，此方法雖然可進行極為正確的測量，但是每1個測量點的測量時間長達2分鐘左右，在評估1片配向膜的異向性時，若欲測量100×100之總計1萬點的話，則簡單計算下也需花費2周，因此不可能對整條生產線進行全數檢查。

此係以薄膜試料上直立於測量點之法線為中心，從設定為預定角度間隔之複數個入射方向當中，以預定的入射角度，對上述測量點照射P偏光或是S偏光之單色光，測量該反射光所包含的偏光成分中之與照射光的偏光方向正交之偏光成分的反射光強度，藉此來檢測出對應該入射方向之反射光強度變化，而算出作為光學異向性薄膜的參數之方位角方向、極角方向及膜厚。

[專利文獻1]日本專利特開2001-272308

然而，根據此方式，在求取光學異向性薄膜的參數時，此方法必須於所有的方位下進行測量，因此具有花費時間之問題。

此外，由於必須具有反射光強度的絕對量來進行測 量，因此，測量精準度會受到受光元件的感應度的線性程度、動態範圍等之外在因素的影響，產生大誤差的可能性極高，因而產生不易提高測量精準度之問題。

再者，由於必須以非線性最小平方法，來同時算出主要介電常數之軸的方向及大小、膜的厚度、及標準化常數之6個以上的參數，因此，不僅可能算出以區域極小值所收斂的解，並且具有花費極長的時間於計算上之問題。

因此，本發明之技術性課題在於提供一種可在高速下以高精密度來進行光學異向性薄膜的光學軸的方向與斜率之測量，並且可藉由二維受光元件來進行分布測定之方法及裝置。

為了解決此課題，本發明為一種光學異向性參數測量方法，係測量作為薄膜試料的異向性參數之光學軸的方位角方向及極角方向者，其特徵為：係以薄膜試料上直立於測量點之法線為中心，從以預定角度間隔設定之複數個入射方向，以預定的入射角度，對上述測量點照射P偏光或是S偏光之單色光；依據入射方向，檢測出該反射光所包含的偏光成分中之與照射光的偏光方向正交之偏光成分的反射光強度予以檢測；於表示上述反射光強度的極小值之入射方向中，係根據測得屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值、或屬於中間峰值之2個極大值所夾介的極小 值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的方位角方向；並根據測得上述反射光強度屬於最大峰值之極大值、以及與此極大值鄰接之屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值之入射方向，或是根據測得屬於最大峰值之極大值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的極角方向。

根據本發明，首先以薄膜試料上直立於測量點之法線為中心，從以預定角度間隔設定之複數個入射方向，以預定的入射角度，對上述測量點照射P偏光或是S偏光之單色光，並檢測出該反射光所包含的偏光成分中之與照射光的偏光方向正交之偏光成分的反射光強度，藉此來測得對應入射方向之反射光強度變化。

在0至360°之間使入射方向產生變化時，具有光學異向性之薄膜試料的反射光強度的測量值，係屬於各個極大值之間具有4個極小值之波形，關於這些極大值，其中屬於最大峰值之2個極大值互相鄰接，而屬於中間峰值之2個極大值互相鄰接。

在此，薄膜試料之光學軸的方位角方向之角度，亦即測量面內之光學軸的方向係等於測得屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值之方向，因此，將該方向決定為方位角方向，並將該角度設定為該測量點之方位角方向Φ_A =0。

由於此方向係從測得屬於中間峰值之2個極大值所夾介的極小值之方向偏離180°，因此亦可從測得屬於中間峰值之2個極大值所夾介的極小值之方向加以界定。

接著，薄膜試料之光學軸的極角方向之角度，亦即對基板平面之光學軸的傾斜角，可藉由下列第(2)式或是第(3)式加以算出。

在此，於第(2)式及第(3)式中，由於極角方向的角度θ以外的變數皆為已知或測量值，因此在根據第(2)式時，可將測得屬於最大峰值之極大值與屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值之角度加以檢測，此外，根據第(3)式時，可將測得屬於最大峰值之極大值之角度加以檢測，藉此可算出光學軸的極角方向之角度。

[數學式1]sin Φ_A ＝0 (1) Φ_A ：測得屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值之入射方向(＝方位角方向＝0)Φ_B ：測得屬於最大峰值之極大值與屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值之入射方向Φ_C ：測得屬於最大峰值之極大值之入射方向Φ_D ：測得屬於最大峰值之極大值之入射方向θ：距離基板平面之光學軸的極角方向之角度(傾斜角)μ：＋/－(P偏光相對於S偏光入射的反射強度為「＋」，S偏光相對於P偏光入射的反射強度為「－」)ψ₀ ：對薄膜之入射角度ψ₂ ：穿過基板時之光的角度N₂ ：基板的折射率ε₀ ：薄膜試料之正常光介電常數

此外，以預定的入射角度，對薄膜試料上的任意測量區照射P偏光或是S偏光之單色光，於該反射光所包含的偏光成分內，二維檢測出與照射光的偏光方向正交之偏光成分的反射光強度分布，藉此對應入射方向，對測量區內所存在之各個測量點檢測反射光強度，藉此對複數個測量點，個別算出方位角方向及極角方向。

在採用例如液晶配向膜來做為薄膜試料時，在藉由磨刷(Rubbing)使光學軸一致，且從該磨刷方向附近以及與此磨刷方向正交之方向附近入射時，係存在有反射光強度為最小之極值。

此外，存在有反射光強度屬於最大峰值或是中間峰值之極大值之角度(方向)，係受到極角方向之影響，於製造液晶配向膜時，可藉由磨刷強度(壓力)而依經驗控制大概的極角方向，因此可根據該極角方向，從第(3)式中將該角度(方向)加以界定。

因此，係以磨刷方向以及與此磨刷方向正交之方向為中心，例如在預定的角度範圍使光線入射，或是以磨刷方向、以及預設存在有反射光強度屬於最大峰值之極大值之角度(方向)為中心，在預定的角度範圍內使光線入射，藉此可縮小測量範圍。

關於此角度範圍，在液晶配向膜的生產線等中，係根據依經驗所測得之方位角方向等統計上的參差，若參差較小，則可限定於大約±20°的較小範圍，若參差較大，則可限定於大約±45°的較大範圍。

如此，甚至只要可得知反射光之極小值‧極大值的入射方向，則可決定光學軸的方位角方向及極角方向，此外，在對於這些值為已知的測量點，進行薄膜試料的異向性層的膜厚t、正常光介電常數ε₀ 、異常光介電常數ε_e 之測量時，只需從2至3個方向，以橢圓測厚儀或是反射分析儀來進行測量即足夠，因此可在極短時間內，正確地測量出這些光學異向性參數。

本發明為了達成可在高速、高精密度下進行光學異向性薄膜的光學軸的方向與斜率之測量之目的，係以薄膜試料上直立於測量點上之法線為中心，從以預定角度間隔設定之複數個入射方向，以預定的入射角度，對上述測量點照射P偏光或是S偏光之單色光；依據入射方向，檢測出該反射光所包含的偏光成分中之照射光的偏光方向正交之偏光成分的反射光強度；於表示出上述反射光強度的極小值之入射方向中，根據測量出屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的方位角方向；並根據測量出上述反射光強度屬於最大峰值之極大值、以及與此極大值鄰接之屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的極角方向。

第1圖係顯示本發明之光學異向性參數測量裝置的一例之說明圖，第2圖係顯示，表示出反射光強度的最小值之入射方向、及光學軸之方位角方向與極角方向的關係之概念圖，第3圖係顯示反射光強度的測量結果的曲線圖，第4圖係顯示其他的光學異向性參數測量裝置之說明圖，第5圖係顯示伴隨著薄膜試料的旋轉之各個測量點的位置之變遷之說明圖，第6圖係顯示傾斜角分布的測量結果之說明圖，第7圖係顯示另外的光學異向性參數測量裝置之說明圖，第8圖及第9圖係顯示該測量結果的曲線圖。

[第1實施例]

第1圖及第2圖所示之光學異向性參數測量裝置1，係用來測量出作為承載台2所裝載之薄膜試料3的異向性參數之光學軸OX的方位角方向Φ_A 及極角方向θ之裝置，係具備：以薄膜試料3上的測量點M所直立之法線Z為中心，從以預定角度間隔設定之複數個入射方向，以預定的入射角度，對上述測量點M照射P偏光或是S偏光之單色光之發光光學系統4；以及於該反射光所包含的偏光成分內，對應入射方向，將與照射光的偏光方向正交之偏光成分的反射光強度加以檢測出之受光光學系統5；以及根據該測量結果，來決定測量點M之光學軸的極角方向之運算處理裝置6。

承載台2係在基座11上，具備：用來使承載台2升降之升降台座12；用來使承載台2旋轉之旋轉台座13；用來使承載台2相對於旋轉台座13的旋轉中心Z，朝XY方向水平移動之XY台座14；及於旋轉台座13的旋轉時用來調整承載台2的擺動之擺動調整台座15。

此外，於承載台2的上方，配置有用來對承載台2的擺動量進行光學測量之自動視準儀(auto collimator)7，並根據該測量結果，來進行擺動量的調整。

發光光學系統4係以使波長632.8nm、光強度25mW的He－Ne雷射21朝旋轉台座13的旋轉中心Z成為測量精準度更佳之布魯斯特角(Brewster)附近的入射角(於本例中為60°)之方式配置，並沿著該照射光軸L_{I R} ，配置有使P偏光透射之2個格蘭－湯姆遜稜鏡(Glan－Thompsom prism,消光比為10^{－ 6} )所組成之偏光子22、22，藉此可僅照射純粹的P偏光。

受光光學系統5係沿著從上述雷射21照射出而在薄膜試料3產生反射之反射光軸L_{R F} ，而配置有將來自於試料3的背面反射所形成的光加以消除之針孔光柵(Pinhole Slit)23、使S偏光穿透之2個格蘭－湯姆遜稜鏡(消光比為10^{－ 6} )所組成之檢光子(analyzer)24、24、波長選擇濾波器25、及光電子增倍管26，並將光電子增倍管26的檢測信號輸出至運算處理裝置6。

再者，藉由使用2個檢光子24，而可利用光電子倍增管26僅檢測出純粹之S偏光。

於運算處理裝置6中，在每次使旋轉台座13旋轉預定角度時，係將光電子增倍管26所輸出的檢測信號加以輸入，並將該旋轉角度(入射方向)及反射光強度的關係加以記憶。

對於具有光學異向性的薄膜試料3，在0至360°之間使入射方向產生變化時所檢測出的反射光強度變化，係如第3圖的圖表G₁ 所示，成為具有屬於最大峰值之2個極大值Λ₁ 、Λ₂ ，以及屬於中間峰值之2個極大值Λ₃ 、Λ₄ ，以及在這些極大值之間具有4個極小值V₁ 至V₄ 之波形。

亦即，如第2圖所示，以俯視圖來看，從光學軸OX的長邊方向入射時，係測量出極小值V₁ 、V₂ ，在包含光學軸OX的縱剖面中，從與光學軸OX正交的方向入射時，係測量出極小值V₃ 、V₄ 。

之後，於表示出反射光強度的極小值之入射方向ν₁ 至ν₄ 中，係根據測量出屬於最大峰值之2個極大值Λ₁ 、Λ₂ 所夾介的極小值V₁ 之入射方向ν₁ ，來決定測量點之光學軸的方位角方向Φ_A 。亦即，係以入射方向ν₁ 為方位角方向Φ_A ＝0。

接著，根據測量出反射光強度屬於最大峰值之極大值Λ₁ 、以及與此極大值Λ₁ 鄰接之屬於中間峰值之極大值Λ₃ 所夾介的極小值V₃ 之入射方向ν₃ ，或是根據測量出反射光強度屬於最大峰值之極大值Λ₂ 、以及與此極大值Λ₂ 鄰接之屬於中間峰值之極大值Λ₄ 所夾介的極小值V₄ 之入射方向ν₄ ，或是根據測量出屬於最大峰值之極大值Λ₁ 或Λ₂ 之入射方向λ₁ 或λ₂ ，來決定該測定點之光學軸的極角方向θ。

此時，於根據第(2)式來加以算出的情況下，係設定為：Φ_B ＝ν₃ －ν₁ ＝ν₄ －ν₁

於根據第(3)式來加以算出的情況下，係設定為下列關係即可。

|Φ_C |＝|Φ_D |＝|λ₁ －λ₂ |/2＝|λ ₃ －λ₄ |/2

以上為本發明的裝置之一構成例，接下來說明本發明之方法。

之後，由於薄膜試料3的光學軸OX的方位角方向Φ_A 、極角方向θ為已知，因此，只要從任意的2方向，以橢圓測厚儀或反射分析儀來進行測量，則可求出薄膜試料之主要介電常數之大小及厚度。

關於薄膜試料3，可藉由旋轉塗佈機，將聚醯胺酸(Polyamic Acid)(日產化學(日本)製造、PI－C)旋轉塗佈於玻璃基板8上後，在260℃下進行燒結，並以磨刷布進行磨刷，藉此形成薄膜試料3。

磨刷前之薄膜的膜厚T＝80nm，介電常數ε＝3.00。

採用一般習知的方法，預先對磨刷後之試料3進行測量，而在將磨刷方向設為0°時，光學軸OX的方位角方向ν₁ ＝0.7°、極角方向θ＝24.2°、正常光介電常數ε₀ ＝2.83、異常光介電常數ε_e ＝3.43、異向性層的膜厚t＝12nm。此時的測量時間為1個測量點大約60秒。

將薄膜試料3裝載於承載台2，以自動視準儀7來測量出試料的擺動量，並藉由擺動調整台座15將試料3調整為水平。此外，並以使來自於試料3的反射光入射於受光元件之方式，藉由升降台座12來調整試料3的高度而達到最適化。

在調整試料3的擺動及高度之後，使旋轉台座13旋轉，而測量出朝S偏光入射方向的反射光強度。

磨刷後的薄膜試料3，可預測為方位角方向Φ_A 與該磨刷方向(X方向)大略平行，極角方向θ位於與該磨刷方向大略正交之位置，因此於本例中，係以每2°的間隔，對以磨刷方向為中心之±20°，以及與此磨刷方向正交之方向(Y方向)為中心之±20°的範圍，進行反射光強度之測量。

此測量範圍係考量到光學軸之可預測的方位角方向、與經驗上所測量出之實際的方位角方向之間的偏移，而設定為例如±45°、±30°等之任意的角度範圍。

第3圖之放大曲線圖G₂ 、G₃ 係以X方向及Y方向為中心之各個測量範圍的反射光強度變化。

從該測量資料中，可求得光學軸OX的方位角方向Φ_A 、極角方向θ。

於求出傾斜角θ時，第(2)式的正常光介電常數，係設定為磨刷前的聚醯亞胺膜之介電常數ε₀ ＝3.00。

對曲線圖G₂ 的測量結果進行擬合(Fitting)計算，而算出受光強度極小之方位ν₁ ＝0.4°。因此可得知，光學軸OX的方位角方向Φ_A 係從Y軸傾斜0.4°。

此外，對曲線圖G₃ 的測量結果進行擬合(Fitting)計算，而算出受光強度極小之方位v₃ ，並根據第(2)式，在Φ_B ＝ν₃ -ν₁ 、正常光介電常數ε₀ =3.00(磨刷前的聚醯亞胺膜之介電常數)時，算出傾斜角θ=22.5°。

此時的測量時間為1個測量點大約2秒。

根據此結果，在試料之光學軸的方位角方向及與此正交之方向的2方向，以橢圓測厚儀來進行測量時，正常光介電常數ε₀ =2.79、異常光介電常數ε_e =3.44、異向性層的膜厚t=11nm。從該正常光介電常數ε₀ 之值再計算出傾斜角θ為24.5°。

此時，在將藉由橢圓測厚儀來進行測量之時間亦算入時，測量時間為1個測量點大約4秒，可在高速下測量出與習知手法同等之結果。

[第2實施例]

第4圖係顯示光學異向性參數測量裝置之其他的實施形態，與第1圖為共通的部分係附加相同的符號並省略詳細說明。

在本例之光學異向性參數測量裝置31中，發光光學系統4係配置有氙燈32，並沿著該照射光軸L_IR ，於反射鏡33的聚光點，配置有針孔光柵34、用以使該穿透光達到平行化之光準透鏡(collimate rens)35、干擾濾波器36、及用以使P偏光穿透之偏光子22。

此時，干擾濾波器36係選定中心波長為450nm、半幅全寬為2nm者，照射於薄膜試料3之光束徑為10mm² ，入射角度則設定為布魯斯特角附近之60°。

此外，受光光學系統5係沿著該反射光軸L_RF ，而配置有使S偏光穿透之檢光子24、波長選擇濾波器37、及2維CCD攝影機38。

藉此，可同時對於從照射在薄膜試料3之10mm² 的測量區A中所包含之複數個測量點Mij，進行反射光強度的測量。

關於試料3，可藉由旋轉塗佈機，將聚醯胺酸(日產化學(日本)製造、PI－C)旋轉塗佈於Si(矽)基板上之後，在260℃下進行燒結，並以磨刷布進行磨刷，藉此形成試料3。於磨刷之際，係以使試料3右側的磨刷強度比左側更強之方式來進行磨刷。

藉由習知的方法，選定10×10＝100個點，來測量出此試料3的傾斜角θ，而成為右側為30至34°，左側為27至29°之分布。

測量時間為100個測量點大約100分鐘。

將試料3裝載於承載台2，在調整試料3的擺動及高度之後，使旋轉台座13旋轉，而測量出反射光強度相對於入射方向的2維分布。

第5圖(a)係顯示旋轉前的測定區A內的測定點Mij(i、j＝1至10)。

第5圖(b)係顯示伴隨著旋轉台座13的旋轉而旋轉之畫像，若以極座標Mij＝(r_n ，α_m )來表示出各個測定點Mij，則在使旋轉台座13僅旋轉角度γ時之Mij的位置，係以Mij＝(r_n ，α_m ＋γ)來表示。

因此，只需在對應於Mij＝(r_n ，α_m ＋γ)之CCD攝影機38的像素區域中，測量出反射光強度即可。

如此，對於總計為100點之各個測定點Mij，與第1實施例相同，係以每2°的間隔，對以磨刷方向(X方向)為中心之±20°，以及與此磨刷方向正交之方向(Y方向)為中心之±20°，進行反射光強度之測量，採用第(7)式來求出傾斜角θ的分布。此時，100個測量點之測量時間大約為2秒。

根據此結果，對試料之各個測定點Mij，在光學軸OX的方位角方向Φ_A 及與此方位角方向正交之方向的2方向，以橢圓測厚儀來進行測量，來測量出正常光介電常數ε₀ 、異常光介電常數ε_e 、異向性層的膜厚t。

第6圖係顯示從測量出之正常光介電常數ε₀ 之值再計算出傾斜角θ之分布。

由此，可得知右側為30至34°，左側為27至29°之分布，係與習知方法所測量出之結果相同。

此時，在將藉由橢圓測厚儀來進行測量之時間亦算入時，測量時間為100個測量點大約6秒，可在高速下測量出與習知手法同等之結果。

[第3實施例]

第7圖係顯示光學異向性參數測量裝置之其他的實施形態，與第1圖為共通的部分係附加相同的符號並省略其詳細說明。

在本例之光學異向性參數測量裝置41，係在不使試料3旋轉之情況下測量出光學異向性參數。

發光光學系統4係以每5。的間隔來設定複數個照射光軸L_{I R} ，這些照射光軸L_{I R} 係對以磨刷方向(X方向)為中心之±20°，以及與此磨刷方向正交之方向(Y方向)為中心之±20°的範圍內，以布魯斯特角附近的入射角(於本例中為60°)朝向測量點M來照射光線。

於各個照射光軸L_{I R} ，係配置有波長780nm、光強度20mW的半導體雷射42、以及使P偏光穿透之偏光子22。

受光光學系統5係沿著從各個雷射42照射出而在薄膜試料3產生反射之各個反射光軸L_{R F} ，而配置有將來自於試料3的背面反射所形成的光加以消除之針孔光柵(Pinhole Slit)23、使S偏光穿透之檢光子24、波長選擇濾波器25、及光電子增倍管26，各個光電子增倍管26的檢測信號係被輸出至運算處理系統6。

關於試料3，可藉由旋轉塗佈機，將聚醯胺酸(Polyamic Acid)(日產化學(日本)製造、PI－C)旋轉塗佈於玻璃基板(白板玻璃)上之後，在260℃下進行燒結，並以磨刷布進行磨刷，藉此形成試料3。

磨刷前之薄膜的膜厚T＝93nm，介電常數ε＝2.98。

採用習知的方法，預先對磨刷後之試料3進行測量時，在將磨刷方向設為0°之情況下，光學軸OX的方位角方向ν₁ ＝1.5°、極角方向θ＝20.4°、正常光介電常數ε₀ ＝2.78、異常光介電常數ε_e ＝3.32、異向性層的膜厚t＝12nm。此時的測量時間為1個測量點大約60秒。

在調整試料3的擺動及高度之後，對各個雷射42所輸出之光線的反射光強度進行測量。

第8圖及第9圖係顯示在分別以X方向(180°)及Y方向(90°)為中心之±20°的角度範圍之測量資料。

對第8圖之測量結果進行擬合計算，而算出受光強度極小之方位ν ₁ 時，ν₁ ＝1.8°。因此，可得知光學軸OX之方位角方向ψ_A 係從V軸傾斜1.8°。

對第9圖的測量結果進行擬合(Fitting)計算，而算出受光強度極小之方位ν₃ ，並根據第(2)式，在Φ_B ＝ν₃ －ν₁ 、正常光介電常數ε₀ ＝2.98(磨刷前的聚醯亞胺膜之介電常數)時，算出傾斜角θ＝19.0°。

此時的測量時間為1個測量點大約0.5秒。

根據此結果，在試料之光學軸的方位角方向及與此方位角方向正交之方向的2方向，以橢圓測厚儀來進行測量時，正常光介電常數ε₀ ＝2.76、異常光介電常數ε_e ＝3.38、異向性層的膜厚t＝16nm。從該正常光介電常數ε₀ 之值再計算出傾斜角θ為20.5°。

此時，在將藉由橢圓測厚儀來進行測量之時間亦算入時，測量時間為1個測量點大約2秒，可在高速下測量出與習知手法同等之結果。

(產業上之可利用性)

本發明可適用於具有光學異向性之薄膜製品，尤其是適用於液晶配向膜的品質檢查等。

1、31、41．．．光學異向性參數測量裝置

2．．．承載台

3．．．薄膜試料

4．．．發光光學系統

5．．．受光光學系統

6．．．運算處理裝置

7．．．自動視準儀

8．．．玻璃基板

11．．．基座

12．．．升降台座

13．．．旋轉台座

14．．．XY台座

15．．．擺動調整台座

21．．．雷射

22．．．偏光子

23．．．針孔光柵

24．．．檢光子

25、37．．．波長選擇濾波器

26．．．光電子增倍管

32‧‧‧氙燈

33‧‧‧反射鏡

34‧‧‧針孔光柵

35‧‧‧光準透鏡

36‧‧‧干擾濾波器

38‧‧‧2維CCD攝影機

42‧‧‧半導體雷射

L_IR 、L_RF ‧‧‧光軸

M、Mij‧‧‧測量點

OX‧‧‧光學軸

Φ_A ‧‧‧方位角方向

Z‧‧‧法線

θ‧‧‧極角方向

第1圖係顯示本發明之光學異向性參數測量裝置的一例之說明圖。

第2圖係顯示光學軸之方位角方向與極角方向的關係之概念圖。

第3圖係顯示該測量結果的曲線圖。

第4圖係顯示其他的光學異向性參數測量裝置之說明圖。

第5圖(a)及(b)係顯示伴隨著薄膜試料的旋轉之各個測量點的位置之變遷之說明圖。

第6圖係顯示極角方向分布之說明圖。

第7圖係顯示另外的光學異向性參數測量裝置之說明圖。

第8圖係顯示該測量結果的曲線圖。

第9圖係顯示該測量結果的曲線圖。

1．．．光學異向性參數測量裝置

2．．．承載台

3．．．薄膜試料

4．．．發光光學系統

5．．．受光光學系統

6．．．運算處理裝置

7．．．自動視準儀

11．．．基座

12．．．升降台座

13．．．旋轉台座

14．．．XY台座

15．．．擺動調整台座

21．．．雷射

22．．．偏光子

23．．．針孔光柵

24．．．檢光子

25．．．波長選擇濾波器

26．．．光電子增倍管

L_{I R} 、L_{R F} ．．．光軸

M．．．測量點

Z．．．法線

Claims (13)

1. 一種光學異向性參數測量方法，係測量作為薄膜試料的異向性參數之光學軸的方位角方向及極角方向者，其特徵為：以薄膜試料上直立於測量點之法線為中心，從以預定角度間隔設定之複數個入射方向，以預定的入射角度，對上述測量點照射P偏光或是S偏光之單色光；根據入射方向，檢測出該反射光所包含的偏光成分中之與照射光的偏光方向正交之偏光成分的反射光強度；於表示上述反射光強度的極小值之入射方向中，根據測得屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值、或是屬於中間峰值之2個極大值所夾介的極小值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的方位角方向；及根據測得上述反射光強度屬於最大峰值之極大值、以及與此鄰接之屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值之入射方向，或是根據測得屬於最大峰值之極大值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的極角方向。
2. 如申請專利範圍第1項之光學異向性參數測量方法，其中，係藉由以上述法線為中心使試料旋轉，而從複數個入射方向，以預定的入射角度，對上述測量點照射P偏光或是S偏光之單色光。
3. 如申請專利範圍第1項之光學異向性參數測量方法，其中，係以上述法線為中心，從以預定角度間隔配置之複 數個發光部，對該法線的周圍照射前述P偏光或是S偏光之單色光。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之光學異向性參數測量方法，其中，藉由使薄膜試料移動，而對複數個測量點測量光學軸的異向性。
5. 如申請專利範圍第1項之光學異向性參數測量方法，其中，以上述法線為中心並以預定角度間隔所入射之P偏光或S偏光的單色光之入射方向，係以預設存在有屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值之第一角度；以及預設存在有屬於最大峰值之極大值與屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值、屬於最大峰值之極大值、或屬於中間峰值之極大值之第二角度為中心，在各個預定的角度範圍內，以預定角度間隔設定複數個而成。
6. 如申請專利範圍第1項之光學異向性參數測量方法，其中，根據所決定的方位角方向，從至少任意的2方向，以橢圓測厚儀或是反射分析儀進行測量，而求出作為光學異向性參數之異向性薄膜的主介電常數、以及膜的厚度。
7. 一種光學異向性參數測量方法，係測量作為薄膜試料的異向性參數之光學軸的方位角方向及極角方向者，其特徵為：以薄膜試料上直立於測量區的中心之法線為中心，從以預定角度間隔設定之複數個入射方向，以預定的入射角度，對上述測量區照射P偏光或S偏光之單色光； 檢測出該反射光所包含的偏光成分中之與照射光的偏光方向正交之偏光成分的反射光強度分布，藉此對測量區內所存在之各個測量點，依據入射方向而以二維方式檢測各個反射光強度；對於各個測量點，於表示上述反射光強度為極小值之入射方向中，根據測得屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值、或屬於中間峰值之2個極大值所夾介的極小值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的方位角方向；並根據測量出上述反射光強度屬於最大峰值之極大值、以及與此極大值鄰接之屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值之入射方向，或是根據測量屬於最大峰值之極大值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的極角方向。
8. 一種光學異向性參數測量裝置，係測量作為薄膜試料的異向性參數之光學軸的方位角方向及極角方向者，其特徵為具備：發光光學系統，以薄膜試料上直立於測量點之法線為中心，從以預定角度間隔設定之複數個入射方向，以預定的入射角度，對上述測量點照射P偏光或是S偏光之單色光；受光光學系統，根據入射方向，檢測出該反射光所包含的偏光成分中之與照射光的偏光方向正交之偏光成分的反射光強度；及 運算處理裝置，於表示上述反射光強度為極小值之入射方向中，根據測得屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值、或是屬於中間峰值之2個極大值所夾介的極小值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的方位角方向；並且，根據測得上述反射光強度屬於最大峰值之極大值、以及與此極大值鄰接之屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值之入射方向，或是根據測得屬於最大峰值之極大值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的極角方向。
9. 如申請專利範圍第8項之光學異向性參數測量裝置，其中，上述試料係以法線為中心且以可旋轉之方式配置。
10. 如申請專利範圍第8項之光學異向性參數測量裝置，其中，上述發光光學系統及受光光學系統係以上述法線為中心，以預定角度間隔配置複數組於該法線的周圍。
11. 如申請專利範圍第8項之光學異向性參數測量裝置，其中，具備使薄膜試料移動之台座，藉以對複數個測量點進行光學軸的異向性之測量。
12. 如申請專利範圍第8項之光學異向性參數測量裝置，其中，以上述法線為中心並以預定角度間隔入射之P偏光或是S偏光的單色光之入射方向，係以預設存在有屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值之第一角度，以及預設存在有屬於最大峰值之極大值與屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值、屬於最大峰值之極大值、或是屬於中間峰值之極大值中任一者之第二角度為中 心，在各個預定的角度範圍內，以預定角度間隔設定複數個而成。
13. 一種光學異向性參數測量裝置，係測量作為薄膜試料的異向性參數之光學軸的方位角方向及極角方向者，其特徵為具備：發光光學系統，以薄膜試料上直立於測量區的中心之法線為中心，從以特定角度間隔設定之複數個入射方向，以預定的入射角度，對上述測量區照射P偏光或是S偏光之單色光；及受光光學系統，具有二維受光元件，該二維受光元件係測量該反射光所包含的偏光成分中之與照射光的偏光方向直交之偏光成分的反射光強度分布，藉此對測量區內所存在之各個測量點，依據入射方向而檢測各個反射光強度；及運算處理裝置，對於各個測量點，於表示上述反射光強度為極小值之入射方向中，根據測得屬於最大峰值之2個極大值所夾介的極小值、或是屬於中間峰值之2個極大值所夾介的極小值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的方位角方向；並且，根據測得上述反射光強度屬於最大峰值之極大值、以及與此極大值鄰接之屬於中間峰值之極大值所夾介的極小值之入射方向，或是根據測得屬於最大峰值之極大值之入射方向，來決定該測量點之光學軸的極角方向。