JPH04127004A - エリプソメータ及びその使用方法 - Google Patents
エリプソメータ及びその使用方法Info
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- JPH04127004A JPH04127004A JP24929290A JP24929290A JPH04127004A JP H04127004 A JPH04127004 A JP H04127004A JP 24929290 A JP24929290 A JP 24929290A JP 24929290 A JP24929290 A JP 24929290A JP H04127004 A JPH04127004 A JP H04127004A
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- JP
- Japan
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- arms
- sample
- polarized light
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- polarization
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials 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
本発明は、試料面に偏光を照射し、その反射光の偏光状
態の変化を測定して、試料の表面に形成された膜の厚さ
や膜の屈折率、消衰係数などの光学定数を決定するエリ
プソメータ及びその使用方法に関する。
態の変化を測定して、試料の表面に形成された膜の厚さ
や膜の屈折率、消衰係数などの光学定数を決定するエリ
プソメータ及びその使用方法に関する。
エリプソメータには種々の構成のものがあり、その１つ
の概略構成を第２図に示す。 試料台１０上に搭載された試料１２の表面上の測定位置
Ｐに対し、入射角及び反射角が等しく（φ）なる不図示
の連動回転機構を備えた偏光照射アーム１４及び偏光解
析アーム１６が配置されている。 この偏光照射アーム１４は、光源１４１、コリメータ１
４２、フィルタ１４３及び偏光子１４４を備えてあり、
光源１４１から射出された光は、コリメータ１４２を通
って平行化され、フィルタ１４３を通って単色光にされ
、次に偏光子１４４を通って所望の直線偏光にされる。 一方、偏光解析アーム１６は、１／４波長板１６１、検
光子１６２、テレスコープ１６３及び光検出器１６４を
備えており、測定位置Ｐで反射され偏光状態が変化した
光（一般には楕円偏光）を１／４波長板１６１に通して
直線偏光にし、検光子１６２で消光する。すなわち、検
光子１６２及びテレスコープ１６３を通って光検出器１
６４で検出される光の強度が０になるように、検光子１
６２を回転させる。 このときの偏光子１４４の透過軸方向と検光子１６２の
透過軸方向とから、試料１２上に形成された膜の厚み及
び上記光学定数を同時に、高精度、高感度かつ非破壊、
非接触で測定することができる。 他の種類のエリプソメータとしては、１／４波長板１６
１を用いずに検光子１６２を回転させて楕円偏光の楕円
形状を検出する構成のものがある。 また、１／４波長板１６１を用いずに、この１７４波長
板１６１の位置又は偏光子１４４の後段（試料１２側）
にＰＥＭ等の電気光学変調素子を配置して右円偏光及び
左円偏光を周期的に生成する構成のものがある。 いずれの種類のエリプソメータについても、試料１２の
厚みが変わった場合や、試料１２が平行平板でない場合
には、試料台１０に備えられた不図示の調整機構を用い
て、偏光照射アーム１４から射出された偏光ビームが試
料１２上の測定位置Ｐに入射し、かつ、その入射角φが
設定値になるように、高精度で調整する必要がある。 また、１回の測定で得られる膜圧及び上記光学定数は、
同期解となるので、これを一義的に決定するには、入射
角又は波長を変えて２回測定する必要がある。
の概略構成を第２図に示す。 試料台１０上に搭載された試料１２の表面上の測定位置
Ｐに対し、入射角及び反射角が等しく（φ）なる不図示
の連動回転機構を備えた偏光照射アーム１４及び偏光解
析アーム１６が配置されている。 この偏光照射アーム１４は、光源１４１、コリメータ１
４２、フィルタ１４３及び偏光子１４４を備えてあり、
光源１４１から射出された光は、コリメータ１４２を通
って平行化され、フィルタ１４３を通って単色光にされ
、次に偏光子１４４を通って所望の直線偏光にされる。 一方、偏光解析アーム１６は、１／４波長板１６１、検
光子１６２、テレスコープ１６３及び光検出器１６４を
備えており、測定位置Ｐで反射され偏光状態が変化した
光（一般には楕円偏光）を１／４波長板１６１に通して
直線偏光にし、検光子１６２で消光する。すなわち、検
光子１６２及びテレスコープ１６３を通って光検出器１
６４で検出される光の強度が０になるように、検光子１
６２を回転させる。 このときの偏光子１４４の透過軸方向と検光子１６２の
透過軸方向とから、試料１２上に形成された膜の厚み及
び上記光学定数を同時に、高精度、高感度かつ非破壊、
非接触で測定することができる。 他の種類のエリプソメータとしては、１／４波長板１６
１を用いずに検光子１６２を回転させて楕円偏光の楕円
形状を検出する構成のものがある。 また、１／４波長板１６１を用いずに、この１７４波長
板１６１の位置又は偏光子１４４の後段（試料１２側）
にＰＥＭ等の電気光学変調素子を配置して右円偏光及び
左円偏光を周期的に生成する構成のものがある。 いずれの種類のエリプソメータについても、試料１２の
厚みが変わった場合や、試料１２が平行平板でない場合
には、試料台１０に備えられた不図示の調整機構を用い
て、偏光照射アーム１４から射出された偏光ビームが試
料１２上の測定位置Ｐに入射し、かつ、その入射角φが
設定値になるように、高精度で調整する必要がある。 また、１回の測定で得られる膜圧及び上記光学定数は、
同期解となるので、これを一義的に決定するには、入射
角又は波長を変えて２回測定する必要がある。
しかし、上記調整は３次元的な調整であって、３つの調
整、例えば試料台１０の上下方向（Ｚ軸方向）の位置調
整及びＺ軸に直角な２つの軸の回りの角度調整の各々が
、互いに干渉するので、各調整を繰り返し行う必要があ
り、また、測定点Ｐの所望の設定位置が不明確であるの
で、操作が煩雑であるとともに、測定誤差が生ずる。こ
の問題は、試料台１０としてゴニオステージを使用すれ
ばある程度解決できるが、試料１２の厚みが変わった場
合には回転中心が試料１２の表面上から外れるので、完
全には解決することができない。 また、入射角を変えて２回測定する場合、試料１２のセ
ツティングが正確でないと、１回目の測定と２回目の測
定とで測定位置Ｐがずれたり入射角が設定値からずれた
りして、測定結果に誤差が生ずる。 さらに、１回目の測定と２回目の測定との間に時間的な
隔たりがあるので、表面状態が経時的変化する試料１２
に対しては測定することができない。 本発明の目的は、このような問題点に鑑み、試料の位置
決めを容易かつ正確に行うことができ、しかも、表面状
態が経時的変化する試料に対しても測定可能なエリプソ
メータ及びその使用方法を提供することにある。
整、例えば試料台１０の上下方向（Ｚ軸方向）の位置調
整及びＺ軸に直角な２つの軸の回りの角度調整の各々が
、互いに干渉するので、各調整を繰り返し行う必要があ
り、また、測定点Ｐの所望の設定位置が不明確であるの
で、操作が煩雑であるとともに、測定誤差が生ずる。こ
の問題は、試料台１０としてゴニオステージを使用すれ
ばある程度解決できるが、試料１２の厚みが変わった場
合には回転中心が試料１２の表面上から外れるので、完
全には解決することができない。 また、入射角を変えて２回測定する場合、試料１２のセ
ツティングが正確でないと、１回目の測定と２回目の測
定とで測定位置Ｐがずれたり入射角が設定値からずれた
りして、測定結果に誤差が生ずる。 さらに、１回目の測定と２回目の測定との間に時間的な
隔たりがあるので、表面状態が経時的変化する試料１２
に対しては測定することができない。 本発明の目的は、このような問題点に鑑み、試料の位置
決めを容易かつ正確に行うことができ、しかも、表面状
態が経時的変化する試料に対しても測定可能なエリプソ
メータ及びその使用方法を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明に係るエリプソメー
タでは、偏光ビームを試料面に照射する偏光照射アーム
と、該試料面で反射された光を受光してその偏光状態を
解析する偏光解析アームとを、測定点が一致するように
２組配置している。 このエリプソメータの使用方法は、次の通りである。 ２組の偏光照射アームの試料面に対する入射角を互いに
異ならせ、又は、２組の偏光照射アームから射出される
偏光の波長を互いに異ならせる。 そして、２組の偏光照射アームから射出された偏光ビー
ムを試料面に照射して形成された両光スポットが一致し
、かつ、２組の偏光解析アームによる光強度の検出値が
最・大になるように、試料の位置を調整する。この調整
後に、面偏光解析アームで受光した偏光の状態を解析す
る。
タでは、偏光ビームを試料面に照射する偏光照射アーム
と、該試料面で反射された光を受光してその偏光状態を
解析する偏光解析アームとを、測定点が一致するように
２組配置している。 このエリプソメータの使用方法は、次の通りである。 ２組の偏光照射アームの試料面に対する入射角を互いに
異ならせ、又は、２組の偏光照射アームから射出される
偏光の波長を互いに異ならせる。 そして、２組の偏光照射アームから射出された偏光ビー
ムを試料面に照射して形成された両光スポットが一致し
、かつ、２組の偏光解析アームによる光強度の検出値が
最・大になるように、試料の位置を調整する。この調整
後に、面偏光解析アームで受光した偏光の状態を解析す
る。
２組の偏光照射アームから射出された偏光ビームを試料
面に照射して形成された両光スポットが一致し、かつ、
２組の偏光解析アームによる光強度の検出値が最大にな
るように、試料の位置を調整すればよいので、容易かつ
正確に調整を行うことができる。 また、試料に対する両偏光照射アームの入射角を互いに
異ならせ、又は、両偏光照射アームから射出される光の
波長を異ならせることにより、回の測定で、試料の表面
に形成された膜の厚み及び屈折率、消衰係数などの光学
定数を一義的に決定することができる。 これにより、測定時間が短縮され、さらに、試料の表面
に形成された膜が経時的変化する場合でも、前記測定が
可能となる。
面に照射して形成された両光スポットが一致し、かつ、
２組の偏光解析アームによる光強度の検出値が最大にな
るように、試料の位置を調整すればよいので、容易かつ
正確に調整を行うことができる。 また、試料に対する両偏光照射アームの入射角を互いに
異ならせ、又は、両偏光照射アームから射出される光の
波長を異ならせることにより、回の測定で、試料の表面
に形成された膜の厚み及び屈折率、消衰係数などの光学
定数を一義的に決定することができる。 これにより、測定時間が短縮され、さらに、試料の表面
に形成された膜が経時的変化する場合でも、前記測定が
可能となる。
以下、図面に基づいて本発明に係るエリプソメータ及び
その使用方法の一実施例を説明する。 第１図はエリプソメータの概略構成を示す。 試料台１０上に搭載された試料１２上の測定位置Ｐに対
し、第２図と同様に、入射角及び反射角が等しく （φ
）なる不図示の連動回転機構を備えた偏光照射アーム１
４及び偏光解析アーム１６が配置されている。試料台１
０は、不図示の調整機構により、互いに直交するＸ軸及
びＹ軸の各々の回りに回転可能となっており、かつ、Ｘ
軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向へ平行移動可能となって
いる。偏光照射アーム１４及び偏光解析アーム１６の光
軸は、Ｙ−Ｚ平面内に在る。 一方、入射角及び反射角が等しく （θ）なる不図示の
連動回転機構を備えた、偏光照射アーム１４及び偏光解
析アーム１６と同一構成の偏光照射アーム１８及び偏光
解析アーム２０が、それらの光軸をＸ−Ｚ平面内に存在
させて配置されている。 図示の如く、Ｘ軸及びＹ軸に対応して、試料１２の表面
上に、互いに直交するＵ軸及びＹ軸を想定する。試料１
２が平行平板の場合には、Ｕ軸及びＹ軸はそれぞれＸ軸
及びＹ軸と平行になる。 ここで、平行平板の試料１２を、これと厚みが異なりか
つ平行平板でなくテーパの付いた試料１２と取り換えた
場合には、試料１２のＺ方向位置、並びに、Ｕ軸及びＹ
軸の回りの回転角を調整する必要がある。しかし、実際
にはＸ軸及びＹ軸の回りの回転角を調整しなければなら
ないので、例えばＸ軸の回りの回転角を調整すると、試
料１２のＺ軸方向位置も変化し、再度Ｚ軸方向位置を調
整する必要がある。また、測定位置Ｐの正確なｚ軸方向
位置が不明確である。Ｙ軸の回りの回転角調整について
も上記同様である。したがって、従来では試料１２の位
置調整が容易でなく、操作が煩雑であり、かつ、調整誤
差が生じた。 しかし、上記の如く構成されたエリプソメータを用いた
場合、偏光照射アーム１４及び１８から射出された偏光
ビームにより試料１２上に形成される両光スポットの位
置が一致するように、測定位置ＰのＺ軸方向位置を調整
し、偏光解析アーム１６及び２０で検出される光の強度
が最大となるように、Ｘ軸及びＹ軸の回りを調整すれば
よいので、従来同様に繰り返し調整をしなければならな
いものの（この問題は、試料台１０としてゴニオステー
ジを使用すればある程度解決できるが、試料１２の厚み
が変わった場合には回転中心が試料１２の表面上から外
れるので、完全には解決することができない。）、容易
かつ正確に調整を行うことができる。このような試料１
２の位置決めにより、偏光照射アーム１４と偏光解析ア
ーム１６とによる測定点と、偏光照射アーム１８と偏光
解析アーム２０とによる測定点とが必ず一致する。 また、試料１２に対する偏光照射アーム１４及び１８の
入射角φ及びθを互いに異ならせ、又は、偏光照射アー
ム１４及び１８から射出される光の波長を互いに異なら
せることにより、−回の測定で、試料１２の表面に形成
された膜の厚み及び膜の屈折率、消衰係数などの光学定
数を一義的多こ決定することができる。 これにより、測定時間が短縮され、さらに、試料１２の
表面に形成された膜が経時的変化する場合でも、前記測
定が可能となる。 なお、本発明に係るエリプソメータの偏光照射アーム及
び偏光解析アームの構成は、第２図に示すものに限定さ
れず、各種構成のものが含まれることは勿論である。
その使用方法の一実施例を説明する。 第１図はエリプソメータの概略構成を示す。 試料台１０上に搭載された試料１２上の測定位置Ｐに対
し、第２図と同様に、入射角及び反射角が等しく （φ
）なる不図示の連動回転機構を備えた偏光照射アーム１
４及び偏光解析アーム１６が配置されている。試料台１
０は、不図示の調整機構により、互いに直交するＸ軸及
びＹ軸の各々の回りに回転可能となっており、かつ、Ｘ
軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向へ平行移動可能となって
いる。偏光照射アーム１４及び偏光解析アーム１６の光
軸は、Ｙ−Ｚ平面内に在る。 一方、入射角及び反射角が等しく （θ）なる不図示の
連動回転機構を備えた、偏光照射アーム１４及び偏光解
析アーム１６と同一構成の偏光照射アーム１８及び偏光
解析アーム２０が、それらの光軸をＸ−Ｚ平面内に存在
させて配置されている。 図示の如く、Ｘ軸及びＹ軸に対応して、試料１２の表面
上に、互いに直交するＵ軸及びＹ軸を想定する。試料１
２が平行平板の場合には、Ｕ軸及びＹ軸はそれぞれＸ軸
及びＹ軸と平行になる。 ここで、平行平板の試料１２を、これと厚みが異なりか
つ平行平板でなくテーパの付いた試料１２と取り換えた
場合には、試料１２のＺ方向位置、並びに、Ｕ軸及びＹ
軸の回りの回転角を調整する必要がある。しかし、実際
にはＸ軸及びＹ軸の回りの回転角を調整しなければなら
ないので、例えばＸ軸の回りの回転角を調整すると、試
料１２のＺ軸方向位置も変化し、再度Ｚ軸方向位置を調
整する必要がある。また、測定位置Ｐの正確なｚ軸方向
位置が不明確である。Ｙ軸の回りの回転角調整について
も上記同様である。したがって、従来では試料１２の位
置調整が容易でなく、操作が煩雑であり、かつ、調整誤
差が生じた。 しかし、上記の如く構成されたエリプソメータを用いた
場合、偏光照射アーム１４及び１８から射出された偏光
ビームにより試料１２上に形成される両光スポットの位
置が一致するように、測定位置ＰのＺ軸方向位置を調整
し、偏光解析アーム１６及び２０で検出される光の強度
が最大となるように、Ｘ軸及びＹ軸の回りを調整すれば
よいので、従来同様に繰り返し調整をしなければならな
いものの（この問題は、試料台１０としてゴニオステー
ジを使用すればある程度解決できるが、試料１２の厚み
が変わった場合には回転中心が試料１２の表面上から外
れるので、完全には解決することができない。）、容易
かつ正確に調整を行うことができる。このような試料１
２の位置決めにより、偏光照射アーム１４と偏光解析ア
ーム１６とによる測定点と、偏光照射アーム１８と偏光
解析アーム２０とによる測定点とが必ず一致する。 また、試料１２に対する偏光照射アーム１４及び１８の
入射角φ及びθを互いに異ならせ、又は、偏光照射アー
ム１４及び１８から射出される光の波長を互いに異なら
せることにより、−回の測定で、試料１２の表面に形成
された膜の厚み及び膜の屈折率、消衰係数などの光学定
数を一義的多こ決定することができる。 これにより、測定時間が短縮され、さらに、試料１２の
表面に形成された膜が経時的変化する場合でも、前記測
定が可能となる。 なお、本発明に係るエリプソメータの偏光照射アーム及
び偏光解析アームの構成は、第２図に示すものに限定さ
れず、各種構成のものが含まれることは勿論である。
以上説明した如く、本発明に係るエリプソメータ及びそ
の使用方法では、２組の偏光照射アームから射出された
偏光ビームを試料面に照射して形成された両光スポット
が一致し、かつ、２組の偏光解析アームによる光強度の
検出値が最大になるように、試料の位置を調整すればよ
いので、容易かつ正確に調整を行うことができるという
優れた効果を奏する。 また、試料に対する両偏光照射アームの入射角を互いに
異ならせ、又は、両偏光照射アームから射出される光の
波長を異ならせることにより、回の測定で、試料の表面
に形成された膜の厚み及び屈折率、消衰係数などの光学
定数を一義的に決定することができ、これにより、測定
時間が短縮され、さらに、試料の表面に形成された膜が
経時的変化する場合でも、前記測定が可能となるという
優れた効果を奏する。
の使用方法では、２組の偏光照射アームから射出された
偏光ビームを試料面に照射して形成された両光スポット
が一致し、かつ、２組の偏光解析アームによる光強度の
検出値が最大になるように、試料の位置を調整すればよ
いので、容易かつ正確に調整を行うことができるという
優れた効果を奏する。 また、試料に対する両偏光照射アームの入射角を互いに
異ならせ、又は、両偏光照射アームから射出される光の
波長を異ならせることにより、回の測定で、試料の表面
に形成された膜の厚み及び屈折率、消衰係数などの光学
定数を一義的に決定することができ、これにより、測定
時間が短縮され、さらに、試料の表面に形成された膜が
経時的変化する場合でも、前記測定が可能となるという
優れた効果を奏する。
第１図は本発明に係るエリプソメータの概略構成を示す
斜視図、 第２図は従来のエリプソメータの概略構成図である。 図中、 １０は試料台 １２は試料 １４．１８は偏光照射アーム １６．２０は偏光解析アーム １４１は光源 １４２はコリメータ １４３はフィルタ １４４は偏光子 １６１は１／４波長板 １６２は検光子 代理人 弁理士 松 本 眞 吉
斜視図、 第２図は従来のエリプソメータの概略構成図である。 図中、 １０は試料台 １２は試料 １４．１８は偏光照射アーム １６．２０は偏光解析アーム １４１は光源 １４２はコリメータ １４３はフィルタ １４４は偏光子 １６１は１／４波長板 １６２は検光子 代理人 弁理士 松 本 眞 吉
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）、偏光ビームを試料面に照射する偏光照射アーム（
１４、１８）と、 該試料面で反射された光を受光してその偏光状態を解析
する偏光解析アーム（１６、２０）とを、測定点が一致
するように２組配置したことを特徴とするエリプソメー
タ。 ２）、前記２組の偏光照射アーム（１４、１８）の前記
試料面に対する入射角を互いに異ならせ、 該２組の偏光照射アームから射出された偏光ビームを該
試料面に照射して形成された両光スポットが一致し、か
つ、前記２組の偏光解析アーム（１６、２０）による光
強度の検出値が最大になるように、該試料（１２）の位
置を調整し、該調整後に、両該偏光解析アームで受光し
た偏光の状態を解析することを特徴とする請求項１記載
のエリプソメータの使用方法。 ３）、前記２組の偏光照射アーム（１４、１８）から射
出される偏光の波長を互いに異ならせ、 該２組の偏光照射アームから射出された偏光ビームを前
記試料面に照射して形成された両光スポットが一致し、
かつ、前記２組の偏光解析アーム（１６、２０）による
光強度の検出値が最大になるように、該試料の位置を調
整し、 該調整後に、両該偏光解析アームで受光した偏光の状態
を解析することを特徴とする請求項１記載のエリプソメ
ータの使用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24929290A JPH04127004A (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | エリプソメータ及びその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24929290A JPH04127004A (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | エリプソメータ及びその使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127004A true JPH04127004A (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=17190802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24929290A Pending JPH04127004A (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | エリプソメータ及びその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04127004A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995027893A1 (en) * | 1994-04-06 | 1995-10-19 | Nippon Paper Industries Co., Ltd. | Method of measuring fiber orientation on surface of paper |
| WO2003014710A1 (en) * | 2001-08-09 | 2003-02-20 | Therma-Wave, Inc. | Multiple beam ellipsometer |
| JP2005106820A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | General Electric Co <Ge> | 光沢面測定のための協調偏光 |
| JP2007513342A (ja) * | 2003-12-03 | 2007-05-24 | パルプ アンド ペーパー リサーチ インスチチュート オブ カナダ | 円偏光法、並びにセルロース系繊維の壁厚及び小繊維の方位決定用の機器 |
| DE19643474B4 (de) * | 1995-11-02 | 2011-02-24 | Abb Industrial Systems Inc., Columbus | Verfahren und Vorrichtung für die Online-Bestimmung der Faserausrichtung und Anisotropie in einem nicht-gewobenem Bahnmaterial |
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|---|---|---|---|---|
| JPS6228606A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-06 | Toshiba Corp | 膜厚測定装置 |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP24929290A patent/JPH04127004A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6228606A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-06 | Toshiba Corp | 膜厚測定装置 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5699163A (en) * | 1994-04-06 | 1997-12-16 | Nippon Paper Industries Co., Ltd. | Method of determining the orientation of fibers on the surface of paper |
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