JPH03160331A - 偏光解析装置 - Google Patents
偏光解析装置Info
- Publication number
- JPH03160331A JPH03160331A JP29996489A JP29996489A JPH03160331A JP H03160331 A JPH03160331 A JP H03160331A JP 29996489 A JP29996489 A JP 29996489A JP 29996489 A JP29996489 A JP 29996489A JP H03160331 A JPH03160331 A JP H03160331A
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- JP
- Japan
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- sample
- polarized light
- wavelength plate
- polarization
- passed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〉
本発明は薄膜の厚さ測定に適した偏光解析装置に関する
。
。
（従来の技術〉
光学的な薄膜の厚さ測定としては光干渉法、偏光干渉法
等がある。光干渉法は波長程度の厚さ、即ち０．５μｍ
程度までの厚さの測定に適している。それより薄い膜の
厚さ測定として偏光干渉法がある。
等がある。光干渉法は波長程度の厚さ、即ち０．５μｍ
程度までの厚さの測定に適している。それより薄い膜の
厚さ測定として偏光干渉法がある。
偏光干渉法は膜の表裏両面からの反射光の偏光干渉を利
用するもので、偏光子を通して光を試料に入射し、試料
からの反射光を検光子を介して検出する構成で個光子，
検光子を夫々回転させながら反射光を測定するので、測
定に手間と時間を要し、μｍ以下の膜厚の精密測定が可
能ではあるが、能率が悪く、薄膜の生産過程で走行時の
薄膜の厚さの連続測定を行うと云うようなことはできな
かった。
用するもので、偏光子を通して光を試料に入射し、試料
からの反射光を検光子を介して検出する構成で個光子，
検光子を夫々回転させながら反射光を測定するので、測
定に手間と時間を要し、μｍ以下の膜厚の精密測定が可
能ではあるが、能率が悪く、薄膜の生産過程で走行時の
薄膜の厚さの連続測定を行うと云うようなことはできな
かった。
（発明が解決しようとする課ＩＩ！）
本発明は偏光干渉法による膜厚測定を迅速に行い、走行
試料の連続測定も可能にするため、偏光子，検光子を回
転させないで膜厚を測定できるようにしようとするもの
である。
試料の連続測定も可能にするため、偏光子，検光子を回
転させないで膜厚を測定できるようにしようとするもの
である。
（課題を解決するための手段）
試料面に直線偏光の光束を入射させ、試料面からの反射
光束の一部に１／４波長板を挿入し、その後方で上記反
射光束を偏光ビームスプリツタで偏光面が互いに直交す
る二光束に分割し、分割された各光束で前記１／４波長
板を透過した部分と１７４波長板を通過していない部分
を夫々測光し、得られる４個の測光値に対して演算を施
して、楕円偏光の楕円率と方位角を算出するようにした
。
光束の一部に１／４波長板を挿入し、その後方で上記反
射光束を偏光ビームスプリツタで偏光面が互いに直交す
る二光束に分割し、分割された各光束で前記１／４波長
板を透過した部分と１７４波長板を通過していない部分
を夫々測光し、得られる４個の測光値に対して演算を施
して、楕円偏光の楕円率と方位角を算出するようにした
。
（作用〉
作用の核心は試料からの反射光の楕円偏光の楕円率およ
び方位角を検知する点にある。今試料から反射して来た
楕円偏光の試料面に垂・直な偏光面成分（垂直成分〉の
振幅をＡｓ，それと直交する偏光面威分（平行成分）を
Ａｐとし、楕円偏光の楕円率をφとする。１７４波長板
はこれら両成分と４５゜の方位角で配置されており、こ
の板は右回り円偏光を垂直方向ｉｉｉ１ｍ偏光に変換し
、左回り円偏光を平行方向直線偏光に変換する。楕円偏
光は振幅の興る左右各回りの円偏光を重ねたものとみる
ことができる。１／４波長板を通過していない光束部分
の光を受光している２つの受光素子の出力はＩｓ＝Ａｓ
２とＩｐ＝Ａｐ２を与えるがＡｓ．Ａｐ両者の位相関係
はこれだけでは不明である。１／４波長板を通過した後
の垂直成分Ａｓ（振輻）の光検出出力をＩｓ’、同じく
平行威分Ａｐ゛の光検出出力をＩｐ’とすると、これら
は試料からの反射光を左右夫々の回転方向の円偏光成分
に分解したときの各円偏光の強度（振幅の２乗）である
。楕円率角をβとすると、 ｌＩ ” ＝２（１ ｓｉｎ２β） Ｉｓ’とｔｐ’との比１ｓ”／Ｉｐ’＝Ｒｃを算他方楕
円偏光の方位角θはＩｓ，Ｉｐを用いて、Ｉｐ＝
（ １ ＋ｃｏｓ２β＊ ｃｏｔ ２θ）Ｉ Ｓ ＝
（ １−ｃｏｓ２β＠ ｅｏ！ ２θ）り、θとβと
かもとまれば、これから例えば通常の偏光解析による膜
厚測定の公式から、試料の膜厚を決定することができる
。
び方位角を検知する点にある。今試料から反射して来た
楕円偏光の試料面に垂・直な偏光面成分（垂直成分〉の
振幅をＡｓ，それと直交する偏光面威分（平行成分）を
Ａｐとし、楕円偏光の楕円率をφとする。１７４波長板
はこれら両成分と４５゜の方位角で配置されており、こ
の板は右回り円偏光を垂直方向ｉｉｉ１ｍ偏光に変換し
、左回り円偏光を平行方向直線偏光に変換する。楕円偏
光は振幅の興る左右各回りの円偏光を重ねたものとみる
ことができる。１／４波長板を通過していない光束部分
の光を受光している２つの受光素子の出力はＩｓ＝Ａｓ
２とＩｐ＝Ａｐ２を与えるがＡｓ．Ａｐ両者の位相関係
はこれだけでは不明である。１／４波長板を通過した後
の垂直成分Ａｓ（振輻）の光検出出力をＩｓ’、同じく
平行威分Ａｐ゛の光検出出力をＩｐ’とすると、これら
は試料からの反射光を左右夫々の回転方向の円偏光成分
に分解したときの各円偏光の強度（振幅の２乗）である
。楕円率角をβとすると、 ｌＩ ” ＝２（１ ｓｉｎ２β） Ｉｓ’とｔｐ’との比１ｓ”／Ｉｐ’＝Ｒｃを算他方楕
円偏光の方位角θはＩｓ，Ｉｐを用いて、Ｉｐ＝
（ １ ＋ｃｏｓ２β＊ ｃｏｔ ２θ）Ｉ Ｓ ＝
（ １−ｃｏｓ２β＠ ｅｏ！ ２θ）り、θとβと
かもとまれば、これから例えば通常の偏光解析による膜
厚測定の公式から、試料の膜厚を決定することができる
。
（実施例）
第１図に本発明の一実施例を示す。Ｓｏは光源、Ｆは単
色フィルタ、Ｌはコリメータレンズで、これらを通して
試料Ｓに単色平行光束が入射せしめられる。レンズＬと
試料Ｓとの間に偏光子Ｐが置かれる。偏光子Ｐは偏光面
が入射光束の光軸を含み、試料面に垂直な面に対し４５
゜の方向になるように固定されている。Ａは偏光ビーム
スプリツタで、試料面で反射された光束を互いに直交す
る２つの偏光Ａｖ，Ａｈに分割する。偏光ビームスブリ
ツタとしてはロシａンプリズムのようなものを用い得る
。ビームスブリッタＡの前面で入射光束の一部に１／４
波長板Ｃが挿入されている。この１７４波長板の光輔は
Ａｓ．Ａｏに対し４５゜の方向になっている。ビームス
ブリッタＡで分割された三光束の各々について、１７４
波長板を通過した部分としなかった部分夫々に受光素子
Ｄｃｖ，Ｄｃｈ，Ｄａｈが配置されて、前述したＡｓ，
Ａｐ．Ａｓ ’ Ａｐ ’の自乗が測定される。これ
らの測光出力はレシオアンプＡＲａ，ＡＲｅに入力され
、ｉｐ／Ｉｓ−Ｒａおよび、Ｉｓ／１ｐ ＝Ｒｃが出力
され、これらの信号がＡ／ＤコンバータＡＤでディジタ
ル信号に変換されてＣＰＵで前！ａ （１）■式に従っ
てデータ処理されて、試料反射光の楕円偏光の方位角θ
および楕円率角βが算出され、試料の膜厚が求められる
。
色フィルタ、Ｌはコリメータレンズで、これらを通して
試料Ｓに単色平行光束が入射せしめられる。レンズＬと
試料Ｓとの間に偏光子Ｐが置かれる。偏光子Ｐは偏光面
が入射光束の光軸を含み、試料面に垂直な面に対し４５
゜の方向になるように固定されている。Ａは偏光ビーム
スプリツタで、試料面で反射された光束を互いに直交す
る２つの偏光Ａｖ，Ａｈに分割する。偏光ビームスブリ
ツタとしてはロシａンプリズムのようなものを用い得る
。ビームスブリッタＡの前面で入射光束の一部に１／４
波長板Ｃが挿入されている。この１７４波長板の光輔は
Ａｓ．Ａｏに対し４５゜の方向になっている。ビームス
ブリッタＡで分割された三光束の各々について、１７４
波長板を通過した部分としなかった部分夫々に受光素子
Ｄｃｖ，Ｄｃｈ，Ｄａｈが配置されて、前述したＡｓ，
Ａｐ．Ａｓ ’ Ａｐ ’の自乗が測定される。これ
らの測光出力はレシオアンプＡＲａ，ＡＲｅに入力され
、ｉｐ／Ｉｓ−Ｒａおよび、Ｉｓ／１ｐ ＝Ｒｃが出力
され、これらの信号がＡ／ＤコンバータＡＤでディジタ
ル信号に変換されてＣＰＵで前！ａ （１）■式に従っ
てデータ処理されて、試料反射光の楕円偏光の方位角θ
および楕円率角βが算出され、試料の膜厚が求められる
。
（発明の効果）
本発明装置は動かす部分がなく、４個の測定値を演算処
理するものであるから、構造的に簡単安価であり、故障
がなく、長寿命で信頼性高く、光学素子を動かしながら
一つの試料を測定するのと異り、偏光解析に必要な４個
の測定値を同時に得るものであるから、一測定に殆んど
時間を要せず、ＮＲ’ｉｌが迅速に″？Ａ−剥宇鮨凰力
｛富ぐ一再ρフィルムのような連続試料の連続測定も可
能となる。
理するものであるから、構造的に簡単安価であり、故障
がなく、長寿命で信頼性高く、光学素子を動かしながら
一つの試料を測定するのと異り、偏光解析に必要な４個
の測定値を同時に得るものであるから、一測定に殆んど
時間を要せず、ＮＲ’ｉｌが迅速に″？Ａ−剥宇鮨凰力
｛富ぐ一再ρフィルムのような連続試料の連続測定も可
能となる。
４．
図面は本発明の一実施例装置の平面図である。
Claims (1)
- 試料面に直線偏光平行光束を入射させる手段、試料から
の反射光束を直交する２偏光成分に分離する手段、同手
段の光入射側において、上記試料反射光束の一部に挿入
された１／４波長板、上記偏光成分に分離する手段の出
射側で、各偏光成分毎に上記１／４波長板を通過してい
ない光束成分の光を測光する手段、上記１／４波長板を
通過した光束部分の光を測光する手段を設けたことを特
徴とする偏光解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29996489A JPH03160331A (ja) | 1989-11-18 | 1989-11-18 | 偏光解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29996489A JPH03160331A (ja) | 1989-11-18 | 1989-11-18 | 偏光解析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03160331A true JPH03160331A (ja) | 1991-07-10 |
Family
ID=17879099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29996489A Pending JPH03160331A (ja) | 1989-11-18 | 1989-11-18 | 偏光解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03160331A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0772013A (ja) * | 1993-09-01 | 1995-03-17 | Photo Device Kk | エリプソメータ |
-
1989
- 1989-11-18 JP JP29996489A patent/JPH03160331A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0772013A (ja) * | 1993-09-01 | 1995-03-17 | Photo Device Kk | エリプソメータ |
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