JPH0436421Y2 - - Google Patents
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- JPH0436421Y2 JPH0436421Y2 JP4463486U JP4463486U JPH0436421Y2 JP H0436421 Y2 JPH0436421 Y2 JP H0436421Y2 JP 4463486 U JP4463486 U JP 4463486U JP 4463486 U JP4463486 U JP 4463486U JP H0436421 Y2 JPH0436421 Y2 JP H0436421Y2
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- light
- polarized light
- circularly polarized
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本考案は、光の偏光状態を測定する偏光解析装
置に関する。
置に関する。
＜従来技術＞
偏光解析装置（エリプソメータ）はミクロン以
下の薄膜の厚さ（例えば薄膜デバイスのゲート絶
縁膜や、層間絶縁膜、多層膜、多結晶半導体の膜
厚）測定や基板や膜の物性、特性を知るための屈
折率を測定するものである。
下の薄膜の厚さ（例えば薄膜デバイスのゲート絶
縁膜や、層間絶縁膜、多層膜、多結晶半導体の膜
厚）測定や基板や膜の物性、特性を知るための屈
折率を測定するものである。
はじめに偏光解析の原理を第２図を用いて簡単
に説明する。
に説明する。
図中Ｓは入射面に対する垂直成分、Ｐは水平成
分である。１は薄膜が形成された試料であり、２
は入射偏光、３は反射偏光である。図では試料１
に入射した垂直成分のＳ波が反射後楕円偏光に変
化している状態を示している。
分である。１は薄膜が形成された試料であり、２
は入射偏光、３は反射偏光である。図では試料１
に入射した垂直成分のＳ波が反射後楕円偏光に変
化している状態を示している。
ところで、この変化は２つのパラメータからな
り、１つは垂直成分Ｓ波、水平成分Ｐ波間の位相
差Δであり、もう１つは各成分波間の反射係数比
角ψである。このΔ，ψは Δ＝δP−δS ψ＝tan-1（RP／RS） で表わすことができる。偏光解析装置はこのΔ，
ψを測定する装置である。
り、１つは垂直成分Ｓ波、水平成分Ｐ波間の位相
差Δであり、もう１つは各成分波間の反射係数比
角ψである。このΔ，ψは Δ＝δP−δS ψ＝tan-1（RP／RS） で表わすことができる。偏光解析装置はこのΔ，
ψを測定する装置である。
第３図は、この様な偏光解析装置に用いられる
従来装置を示す要部構成図である。第３図におい
て、Ｌは光源であり、光源Ｌからの光は偏光子
H1により直接偏光とされ、1/4波長板Ｑにより円
偏光２に変換される。この円偏光２は試料１で反
射しその表面に形成された膜厚や特性により楕円
偏光３となり、検光子H2で更に直接偏光とされ
る。Ｐは前記直線偏光４の光強度を電気信号に変
換する光電変換素子である。
従来装置を示す要部構成図である。第３図におい
て、Ｌは光源であり、光源Ｌからの光は偏光子
H1により直接偏光とされ、1/4波長板Ｑにより円
偏光２に変換される。この円偏光２は試料１で反
射しその表面に形成された膜厚や特性により楕円
偏光３となり、検光子H2で更に直接偏光とされ
る。Ｐは前記直線偏光４の光強度を電気信号に変
換する光電変換素子である。
上記構成において、検光子H2を回転させなが
ら光電変換素子Ｐで光強度を測定する。このとき
光強度が最大となる位置が楕円の長軸方向であ
る。そして、この位置に直交する位置が楕円の短
軸方向であり、前記長軸方向の光強度と短軸方向
の光強度の比から楕円の長軸と短軸の比を求める
ことができる。
ら光電変換素子Ｐで光強度を測定する。このとき
光強度が最大となる位置が楕円の長軸方向であ
る。そして、この位置に直交する位置が楕円の短
軸方向であり、前記長軸方向の光強度と短軸方向
の光強度の比から楕円の長軸と短軸の比を求める
ことができる。
＜考案が解決しようとする問題点＞
ところで、このような構成において、長軸と短
軸の比を正確に測定するためには検光子H2を高
精度で回転させる必要があり、装置全体が複雑大
型となる。また、薄膜形成工程における真空中で
その膜厚を測定したいような場合、回転機構の油
漏れ防止等に特別な工夫が必要となる。
軸の比を正確に測定するためには検光子H2を高
精度で回転させる必要があり、装置全体が複雑大
型となる。また、薄膜形成工程における真空中で
その膜厚を測定したいような場合、回転機構の油
漏れ防止等に特別な工夫が必要となる。
本考案は上記従来技術に鑑みて成されたもの
で、回転機構が不要で、小形、軽量化が可能であ
り、真空中での測定も可能な偏光解析装置を実現
することを目的とする。
で、回転機構が不要で、小形、軽量化が可能であ
り、真空中での測定も可能な偏光解析装置を実現
することを目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞
前記問題点を解決するための本考案の構成は、
光源からの光を円偏光に変換する手段と、前記円
偏光を２方向に分岐する分岐部と、分岐した一方
の円偏光の周波数をシフトさせるシフト手段と、
分岐した他方の円偏光を反射する反射手段と、前
記シフト手段によりシフトした円偏光と反射手段
により反射した反射光を結合する結合部と、前記
結合した光を偏光分離する分離手段と、前記分離
手段で分離したそれぞれの光の光強度を検出する
光検出手段を備え、前記反射手段として試料を用
いたものである。
光源からの光を円偏光に変換する手段と、前記円
偏光を２方向に分岐する分岐部と、分岐した一方
の円偏光の周波数をシフトさせるシフト手段と、
分岐した他方の円偏光を反射する反射手段と、前
記シフト手段によりシフトした円偏光と反射手段
により反射した反射光を結合する結合部と、前記
結合した光を偏光分離する分離手段と、前記分離
手段で分離したそれぞれの光の光強度を検出する
光検出手段を備え、前記反射手段として試料を用
いたものである。
＜実施例＞
第１図は本考案による偏光解析装置の一実施例
を示す構成図である。図において第３図と同一要
素には同一符号を付して説明は省略するが、本例
においては光源Ｌからの光は光フアイバＦを介し
て偏光子H1に入射している。偏光子H1で直線偏
光となつた光は1/4波長板Ｑにより円偏光２とさ
れ、この円偏光とされた光は例えばニオブ酸リチ
ウム（LiNbO3）の基板にチタン（Ti）を拡散し
て形成した導波路Ｋに導入され分岐部Y1で２方
向に分岐される。分岐された一方の光は鋸歯状波
の電界を印加して周波数をシフトするシフト手段
Ｍによりその周波数がシフトされる。
を示す構成図である。図において第３図と同一要
素には同一符号を付して説明は省略するが、本例
においては光源Ｌからの光は光フアイバＦを介し
て偏光子H1に入射している。偏光子H1で直線偏
光となつた光は1/4波長板Ｑにより円偏光２とさ
れ、この円偏光とされた光は例えばニオブ酸リチ
ウム（LiNbO3）の基板にチタン（Ti）を拡散し
て形成した導波路Ｋに導入され分岐部Y1で２方
向に分岐される。分岐された一方の光は鋸歯状波
の電界を印加して周波数をシフトするシフト手段
Ｍによりその周波数がシフトされる。
このとき、周波数シフトしたＳ，Ｐ波の偏光成
分は次式により表わすことができる。
分は次式により表わすことができる。
ERS・exp ｊ（ω＋ω′）ｔ ……(1)
ERP・exp ｊ｛（ω＋ω′）ｔ＋θ｝ ……(2)
ここで、ERS；円偏光のＳ成分の電界強度
ERP；円偏光のＰ成分の電界強度
ω；光の周波数
ω′；シフトした光の周波数のもとの周波数と
の差 ｔ；時間 θ；位相（π／４） 一方分岐された他方の円偏光は導波路Ｋから出
射して試料１に入射されその表面の状態に応じて
楕円偏光になつて反射される。
の差 ｔ；時間 θ；位相（π／４） 一方分岐された他方の円偏光は導波路Ｋから出
射して試料１に入射されその表面の状態に応じて
楕円偏光になつて反射される。
このとき、楕円偏光のＳ，Ｐ波の偏光成分は次
式により表わすことができる。
式により表わすことができる。
ESS・exp ｊ（ωt＋Bs） ……(3)
ESP・exp ｊ（ωt＋BP＋θ） ……(4)
ここで、ESS；楕円偏光のＳ成分の電界強度
ESP；楕円偏光のＰ成分の電界強度
BS；反射によつて生じたＳ成分の位相差
BP；反射によつて生じたＰ成分の位相差
ｔ；時間
θ；位相（π／４）
この楕円偏光は、ふたたび導波路Ｋに入射し結
合部Y2で周波数シフト手段によりシフトした円
偏光と結合される。
合部Y2で周波数シフト手段によりシフトした円
偏光と結合される。
このとき上記シフトした円偏光と楕円偏光の結
合光（AS……Ｓ波、AP……Ｐ波）は(1)〜(4)式か
ら次式により表わすことができる。
合光（AS……Ｓ波、AP……Ｐ波）は(1)〜(4)式か
ら次式により表わすことができる。
AS＝ERS・exp ｊ（ω＋ω′）ｔ＋ESS
・exp ｊ（ωt＋BS） ……(5)
AP＝ERP・exp ｊ｛（ω＋ω′）ｔ＋θ｝
＋ESP・exp ｊ（ωt＋BP＋θ） ……(6)
この結合光は検光子H2に入射されて偏光分離
され光強度を検出する手段（例えばフオトタイオ
ード）PD1，PD2により光強度を検出する。この
ときの光検出手段の出力は次式のように表わすこ
とができる。
され光強度を検出する手段（例えばフオトタイオ
ード）PD1，PD2により光強度を検出する。この
ときの光検出手段の出力は次式のように表わすこ
とができる。
PD1＝｜AS｜2＝ESS 2＋ERS 2
＋2ESS・ERScos（ω′t−BS） ……(7)
PD2＝｜AP｜2＝ESP 2＋ERP 2
＋2ESP・ERPcos（ω′t−BP） ……(8)
この光検出手段からの出力は図示しない直流カ
ツト手段により除去され、次式で示す交流成分が
取出される。
ツト手段により除去され、次式で示す交流成分が
取出される。
PD1AC＝2ESS・ERScos（ω′t−BS） ……(9)
PD2AC＝2ESP・ERScos（ω′t−BP） ……(10)
上記(9)，(10)式に示すAC信号出力の比から反射
光のＳ，Ｐ成分の強度比が求まり、また検出器の
AC信号の位相差から反射光のＳ，Ｐ偏光成分の
位相差を求めることができる。そして、上記２つ
のパラメータから試料表面の薄膜の厚さや特性を
分析することができる。
光のＳ，Ｐ成分の強度比が求まり、また検出器の
AC信号の位相差から反射光のＳ，Ｐ偏光成分の
位相差を求めることができる。そして、上記２つ
のパラメータから試料表面の薄膜の厚さや特性を
分析することができる。
＜考案の効果＞
以上実施例とともに具体的に説明したように本
考案によれば、回転機構がないので小形、軽量に
構成することができ、真空中での測定も容易な偏
光解析装置を実現することができる。
考案によれば、回転機構がないので小形、軽量に
構成することができ、真空中での測定も容易な偏
光解析装置を実現することができる。
第１図は本考案の一実施例を示す要部構成説明
図、第２図は偏光解析の原理を示す説明図、第３
図は従来の偏光解析装置を示す要部構成図であ
る。 １……試料、２……入射偏光（直線偏光）、３
……楕円偏光、４……円偏光、Ｌ……光源、Ｆ…
…光フアイバ、H1……偏光子、H2……分離手段
（検光子）、Ｋ……導波路、Ｍ……周波数シフト手
段、PD1，PD2……光検出手段、Y1……分岐部、
Y2……結合部。
図、第２図は偏光解析の原理を示す説明図、第３
図は従来の偏光解析装置を示す要部構成図であ
る。 １……試料、２……入射偏光（直線偏光）、３
……楕円偏光、４……円偏光、Ｌ……光源、Ｆ…
…光フアイバ、H1……偏光子、H2……分離手段
（検光子）、Ｋ……導波路、Ｍ……周波数シフト手
段、PD1，PD2……光検出手段、Y1……分岐部、
Y2……結合部。
Claims (1)
- 光源からの光を円偏光に変換する手段と、前記
円偏光を２方向に分岐する分岐部と、分岐した一
方の円偏光の周波数をシフトさせるシフト手段
と、分岐した他方の円偏光を反射する反射手段
と、前記シフト手段によりシフトした円偏光と前
記反射手段により反射した反射光を結合する結合
部と、前記結合した光を偏光分離する分離手段
と、前記分離手段で分離したそれぞれの光の光強
度を検出する光検出手段を備え、前記反射手段と
して試料を用い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 |
|---|---|---|---|
| JP4463486U JPH0436421Y2 (ja) | 1986-03-26 | 1986-03-26 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4463486U JPH0436421Y2 (ja) | 1986-03-26 | 1986-03-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62156840U JPS62156840U (ja) | 1987-10-05 |
| JPH0436421Y2 true JPH0436421Y2 (ja) | 1992-08-27 |
Family
ID=30862631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4463486U Expired JPH0436421Y2 (ja) | 1986-03-26 | 1986-03-26 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0436421Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115128735B (zh) * | 2021-10-27 | 2024-05-07 | 赛丽科技(苏州)有限公司 | 光学传感器芯片和光学传感系统 |
-
1986
- 1986-03-26 JP JP4463486U patent/JPH0436421Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62156840U (ja) | 1987-10-05 |
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