JPH0579978A - 薄膜観測装置 - Google Patents
薄膜観測装置Info
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- JPH0579978A JPH0579978A JP23971691A JP23971691A JPH0579978A JP H0579978 A JPH0579978 A JP H0579978A JP 23971691 A JP23971691 A JP 23971691A JP 23971691 A JP23971691 A JP 23971691A JP H0579978 A JPH0579978 A JP H0579978A
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】色むらの検出感度を最大にして、薄膜の膜厚む
らや膜厚や屈折率を高感度で検査，測定できるようにす
ることである。 【構成】投射光を誘電体薄膜１３と基板１２から成る被
検体１１へ投射し、薄膜表面Ｓ１での反射光と、薄膜と
薄膜の間又は薄膜と基板の間の界面Ｓ２での反射光とを
干渉させて、色むらを観察する。投射光路上に偏光子１
５を配置してｐ偏光のみを被検体１１に投射させる。投
射光の入射角は薄膜表面Ｓ１での反射率ｒ0 と界面Ｓ２
での反射率ｒ1 が等しくなるように設定する。
らや膜厚や屈折率を高感度で検査，測定できるようにす
ることである。 【構成】投射光を誘電体薄膜１３と基板１２から成る被
検体１１へ投射し、薄膜表面Ｓ１での反射光と、薄膜と
薄膜の間又は薄膜と基板の間の界面Ｓ２での反射光とを
干渉させて、色むらを観察する。投射光路上に偏光子１
５を配置してｐ偏光のみを被検体１１に投射させる。投
射光の入射角は薄膜表面Ｓ１での反射率ｒ0 と界面Ｓ２
での反射率ｒ1 が等しくなるように設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示板の配向膜の
膜厚むらを検査する装置等のように、反射光による干渉
状態が薄膜の膜厚や屈折率により変化することを利用し
て、誘電体薄膜の膜厚や膜厚むらや屈折率を検査・測定
する薄膜観測装置に関する。
膜厚むらを検査する装置等のように、反射光による干渉
状態が薄膜の膜厚や屈折率により変化することを利用し
て、誘電体薄膜の膜厚や膜厚むらや屈折率を検査・測定
する薄膜観測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上述のような薄膜観測装置を用い
て、被検体例えば液晶表示板の配向膜の膜厚むらの検査
等を行う場合、白色光源によって液晶基板を照明し、こ
の基板表面の反射光を目視観察することで行われてい
た。その原理を図５及び図６によって説明する。
て、被検体例えば液晶表示板の配向膜の膜厚むらの検査
等を行う場合、白色光源によって液晶基板を照明し、こ
の基板表面の反射光を目視観察することで行われてい
た。その原理を図５及び図６によって説明する。
【０００３】図中、白色光源１の光放射方向に液晶表示
板２が置かれており、液晶表示板２は基板３上に配向膜
４が塗布されて構成されている。そして、白色光源１か
ら出射された光は、液晶表示板２の表面で反射される
が、この表面反射は、図６に示すように配向膜４の表面
Ｓ１と、配向膜４と基板３との界面Ｓ２の二つの面で生
じる。即ち、等位相で液晶表示板２に入射した光線ａ，
ｂは、この二つの面Ｓ１及びＳ２で夫々反射した後重ね
合わされ、干渉し合う。この時、面Ｓ１で反射した光線
ａと比較して、面Ｓ２で反射した光線ｂは位相の遅れが
生じ、しかも位相のずれ量Δは配向膜４の厚みに比例す
ることになる。
板２が置かれており、液晶表示板２は基板３上に配向膜
４が塗布されて構成されている。そして、白色光源１か
ら出射された光は、液晶表示板２の表面で反射される
が、この表面反射は、図６に示すように配向膜４の表面
Ｓ１と、配向膜４と基板３との界面Ｓ２の二つの面で生
じる。即ち、等位相で液晶表示板２に入射した光線ａ，
ｂは、この二つの面Ｓ１及びＳ２で夫々反射した後重ね
合わされ、干渉し合う。この時、面Ｓ１で反射した光線
ａと比較して、面Ｓ２で反射した光線ｂは位相の遅れが
生じ、しかも位相のずれ量Δは配向膜４の厚みに比例す
ることになる。
【０００４】ここで、重ね合わされた反射光ａ，ｂ夫々
の振幅強度をＡ１，Ａ２とすると、干渉後の光の強度Ｉ
は次式で与えられる。 Ｉ＝Ａ１2 ＋Ａ２2 ＋２・Ａ１・Ａ２・ＣＯＳ（２πΔ／λ） （１） 干渉後の光の強度Ｉは波長の関数でもあるので、配向膜
４の厚みに応じて界面Ｓ２での反射光の波長スペクトル
が変化する。実際の検査では、配向膜塗布部分の液晶表
示板２全面での反射光に色むらがなければ、配向膜４の
膜厚は均一であると判定し、色むらがあれば不均一であ
ると判定する。
の振幅強度をＡ１，Ａ２とすると、干渉後の光の強度Ｉ
は次式で与えられる。 Ｉ＝Ａ１2 ＋Ａ２2 ＋２・Ａ１・Ａ２・ＣＯＳ（２πΔ／λ） （１） 干渉後の光の強度Ｉは波長の関数でもあるので、配向膜
４の厚みに応じて界面Ｓ２での反射光の波長スペクトル
が変化する。実際の検査では、配向膜塗布部分の液晶表
示板２全面での反射光に色むらがなければ、配向膜４の
膜厚は均一であると判定し、色むらがあれば不均一であ
ると判定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこの
種膜厚観察装置で反射光の色むらから膜厚むらを検出し
ようとすると、検出感度が不十分であるため、検査者の
負担が大きく、検査ミスによるトラブルも発生し易いと
いう問題があった。検出感度が悪い理由を説明すれば、
次の通りである。
種膜厚観察装置で反射光の色むらから膜厚むらを検出し
ようとすると、検出感度が不十分であるため、検査者の
負担が大きく、検査ミスによるトラブルも発生し易いと
いう問題があった。検出感度が悪い理由を説明すれば、
次の通りである。
【０００６】上述の干渉後の光の強度Ｉについての式
（１）において、右辺の中で、第１項と第２項は波長に
よらず一定の強度を示すものであり、膜厚むらによる波
長スペクトルの変化を示す項は第３項である。従って、
所定の膜厚むらに対して、第１項及び第２項と比較して
第３項の係数が大きければ、色合いの変化即ち色むらが
大きく生じることになり、又第１項及び第２項と比較し
て第３項の係数が小さければ、色むらは生じにくいこと
になる。
（１）において、右辺の中で、第１項と第２項は波長に
よらず一定の強度を示すものであり、膜厚むらによる波
長スペクトルの変化を示す項は第３項である。従って、
所定の膜厚むらに対して、第１項及び第２項と比較して
第３項の係数が大きければ、色合いの変化即ち色むらが
大きく生じることになり、又第１項及び第２項と比較し
て第３項の係数が小さければ、色むらは生じにくいこと
になる。
【０００７】よって、膜厚むらの検出感度を良くするに
は、第３項の係数を大きくすることが要求され、次式に
よって、膜厚むらに対する検出感度Ｒを評価することが
できる。 Ｒ＝２・Ａ１・Ａ２／（Ａ１2 ＋Ａ２2 ） ＝２Ｋ／（１＋Ｋ2 ） （２） 但し、Ｋ＝Ａ１／Ａ２ 上式において、Ｒの値が大きければ大きいほど検出感度
は高いことになり、Ｒの値はＫ＝１の時即ちＡ１＝Ａ２
の時に最大であり、Ｒ＝１となる。
は、第３項の係数を大きくすることが要求され、次式に
よって、膜厚むらに対する検出感度Ｒを評価することが
できる。 Ｒ＝２・Ａ１・Ａ２／（Ａ１2 ＋Ａ２2 ） ＝２Ｋ／（１＋Ｋ2 ） （２） 但し、Ｋ＝Ａ１／Ａ２ 上式において、Ｒの値が大きければ大きいほど検出感度
は高いことになり、Ｒの値はＫ＝１の時即ちＡ１＝Ａ２
の時に最大であり、Ｒ＝１となる。
【０００８】しかしながら、実際にはＡ１がＡ２と比較
してかなり大きな値となるため、Ｒが小さくなってしま
う。Ａ１がＡ２に比べて大きな値になるのは、面Ｓ１と
Ｓ２での反射率の差が大きいためである。ここでの反射
は、基板３も配向膜４も共に誘電体であるから、フレネ
ル反射である。フレネル反射は、屈折率差の大きい界面
で反射率が大きい。界面Ｓ１は片側が空気（屈折率＝
１）であるため、界面Ｓ２と比較して屈折率差が大き
く、反射率も界面Ｓ２より大きい。
してかなり大きな値となるため、Ｒが小さくなってしま
う。Ａ１がＡ２に比べて大きな値になるのは、面Ｓ１と
Ｓ２での反射率の差が大きいためである。ここでの反射
は、基板３も配向膜４も共に誘電体であるから、フレネ
ル反射である。フレネル反射は、屈折率差の大きい界面
で反射率が大きい。界面Ｓ１は片側が空気（屈折率＝
１）であるため、界面Ｓ２と比較して屈折率差が大き
く、反射率も界面Ｓ２より大きい。
【０００９】以下に検出感度Ｒの算出について、一つの
具体例を示す。基板３の屈折率を１．６、配向膜４の屈
折率を１．５として、膜厚むらに対する検出感度Ｒを計
算してみる。ここでは、計算を簡単にするために、白色
光源１を発した投射光は液晶表示板２に対して略垂直に
入射しているものとする。この場合、フレネルの反射式
を用いて次のように計算することができる。
具体例を示す。基板３の屈折率を１．６、配向膜４の屈
折率を１．５として、膜厚むらに対する検出感度Ｒを計
算してみる。ここでは、計算を簡単にするために、白色
光源１を発した投射光は液晶表示板２に対して略垂直に
入射しているものとする。この場合、フレネルの反射式
を用いて次のように計算することができる。
【００１０】 Ａ１＝Ａ０・｜n2−n1｜／(n2 ＋n1）＝Ａ０・｜1.5 −1 ｜／（1.5 ＋1 ） ＝０．２・Ａ０ Ａ２＝Ａ０′・｜n3−n2｜／(n3 ＋n2）＝Ａ０′・｜1.6- 1.5｜／(1.6＋1.5 ） ＝０．０３２・Ａ０′ 但し、Ａ０，Ａ０′：入射光線の振幅強度 ｎ1 ：空気の屈折率 ｎ2 ：配向膜の屈折率 ｎ3 ：基板の屈折率
【００１１】又、Ａ２の計算式において、表面Ｓ１での
反射による振幅強度変動分は微小量なので、無視した。
このようにして得られたＡ１，Ａ２からＫを求めると、 Ｋ＝Ａ１／Ａ２＝６．２５ となる。更に式（２）にこの値を代入すると、 Ｒ＝０．３１ となる。従って、Ｒの値は小さく色むらが小さいため
に、膜厚むらの検出感度は悪いのである。
反射による振幅強度変動分は微小量なので、無視した。
このようにして得られたＡ１，Ａ２からＫを求めると、 Ｋ＝Ａ１／Ａ２＝６．２５ となる。更に式（２）にこの値を代入すると、 Ｒ＝０．３１ となる。従って、Ｒの値は小さく色むらが小さいため
に、膜厚むらの検出感度は悪いのである。
【００１２】本発明は、このような課題に鑑みて、干渉
状態の検出感度を向上させて、薄膜の膜厚，屈折率，膜
厚むら等を高感度に検査及び測定できるようにした、薄
膜観測装置を提供することを目的とするものである。
状態の検出感度を向上させて、薄膜の膜厚，屈折率，膜
厚むら等を高感度に検査及び測定できるようにした、薄
膜観測装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用】以下、本発明の
原理を図１に基づいて説明する。図中、図示しない光源
からの光の投射方向に、ｍ−１層から成る多層構造の誘
電体薄膜６が基板７上に積層されて被検体を構成してい
る。誘電体薄膜６のうち、空気に接触している最上部の
誘電体薄膜６1 を第１層とし、その屈折率をｎ1 とす
る。そして、順番に第２層，第３層‥‥第ｍ−１層を構
成し、これらの各層及び基板７の屈折率を夫々ｎ1 ，ｎ
2 ‥‥ｎm-1 ，ｎm とする。尚、空気の屈折率はｎ
0 （＝１）とする。
原理を図１に基づいて説明する。図中、図示しない光源
からの光の投射方向に、ｍ−１層から成る多層構造の誘
電体薄膜６が基板７上に積層されて被検体を構成してい
る。誘電体薄膜６のうち、空気に接触している最上部の
誘電体薄膜６1 を第１層とし、その屈折率をｎ1 とす
る。そして、順番に第２層，第３層‥‥第ｍ−１層を構
成し、これらの各層及び基板７の屈折率を夫々ｎ1 ，ｎ
2 ‥‥ｎm-1 ，ｎm とする。尚、空気の屈折率はｎ
0 （＝１）とする。
【００１４】そして、投射光が屈折率ｎI の誘電体薄膜
６I を通り、屈折率ｎO の誘電体薄膜６O に入射する
時、その界面におけるブルースタ角θB は次式で計算で
きる。 θB ＝ｔａｎ-1（ｎO ／ｎI ） （３） よって、誘電体薄膜の第ｉ番目の層と第ｉ＋１番目の層
の界面におけるブルースタ角θBiは、 θBi＝ｔａｎ-1（ｎi+1 ／ｎi ） （４） となる。
６I を通り、屈折率ｎO の誘電体薄膜６O に入射する
時、その界面におけるブルースタ角θB は次式で計算で
きる。 θB ＝ｔａｎ-1（ｎO ／ｎI ） （３） よって、誘電体薄膜の第ｉ番目の層と第ｉ＋１番目の層
の界面におけるブルースタ角θBiは、 θBi＝ｔａｎ-1（ｎi+1 ／ｎi ） （４） となる。
【００１５】ところで、θBiの空気中における角度をθ
biとすると、 θbi＝ｓｉｎ-1（ｎi ・ｓｉｎθBi） （５） となる。なぜなら、第ｉ層と第ｉ−１層の間に無限小の
間隔を有する空気層が存在することを仮想的に考えれ
ば、第１層から第ｉ−１層までは積層された平行平面板
であるから、これには光線の傾角を変える働きはない。
そこで、第１層から第ｉ−１層までの誘電体薄膜の存在
を無視してブルースタ角θbiを計算できることになる。
biとすると、 θbi＝ｓｉｎ-1（ｎi ・ｓｉｎθBi） （５） となる。なぜなら、第ｉ層と第ｉ−１層の間に無限小の
間隔を有する空気層が存在することを仮想的に考えれ
ば、第１層から第ｉ−１層までは積層された平行平面板
であるから、これには光線の傾角を変える働きはない。
そこで、第１層から第ｉ−１層までの誘電体薄膜の存在
を無視してブルースタ角θbiを計算できることになる。
【００１６】即ち、スネルの法則により、 ｓｉｎθbi＝ｎi ・ｓｉｎθBi が成立するから、この式を解いて上述した式（５）を導
くことかできる。そして、式（４）と式（５）により、 θbi＝ｓｉｎ-1［ｎi ・ｓｉｎ｛ｔａｎ-1（ｎi+1 ／ｎi ）｝］ （６） となる。これを書き換えると、 ｎi+1 ／ｎi ＝ｔａｎ｛ｓｉｎ-1（１／ｎi ・ｓｉｎθbi）｝ （７） となる。
くことかできる。そして、式（４）と式（５）により、 θbi＝ｓｉｎ-1［ｎi ・ｓｉｎ｛ｔａｎ-1（ｎi+1 ／ｎi ）｝］ （６） となる。これを書き換えると、 ｎi+1 ／ｎi ＝ｔａｎ｛ｓｉｎ-1（１／ｎi ・ｓｉｎθbi）｝ （７） となる。
【００１７】さて、誘電体薄膜６の各屈折率をｎj （＝
ｎ1 〜ｎm-1 ）とすると、特殊なものを除いてｎj ＝
１．４〜１．８の間にある。又、ブルースタ角θbiは入
射角を示す記号であるから、その取り得る値は０〜９０
°の範囲にある。これらの制限条件のもとで、式
（６），式（７）を用いてブルースタ角θbiが存在する
ための必要条件を計算すると、 １．４＜ｎi ＜１．４１８４７、及び １．４＜ｎi+1 ＜１．４１８４７ であり、その時のブルースタ角θbiは、 ８１．８７°＜θbi＜９０° （８） であることが理解できる。
ｎ1 〜ｎm-1 ）とすると、特殊なものを除いてｎj ＝
１．４〜１．８の間にある。又、ブルースタ角θbiは入
射角を示す記号であるから、その取り得る値は０〜９０
°の範囲にある。これらの制限条件のもとで、式
（６），式（７）を用いてブルースタ角θbiが存在する
ための必要条件を計算すると、 １．４＜ｎi ＜１．４１８４７、及び １．４＜ｎi+1 ＜１．４１８４７ であり、その時のブルースタ角θbiは、 ８１．８７°＜θbi＜９０° （８） であることが理解できる。
【００１８】即ち、隣接する二つの誘電体薄膜間の界面
では、ブルースタ角θbiは多くの場合存在しておらず、
又存在しているとしても、その値は８１．８７°以上の
大きな値になることが理解できる。
では、ブルースタ角θbiは多くの場合存在しておらず、
又存在しているとしても、その値は８１．８７°以上の
大きな値になることが理解できる。
【００１９】一方、第１層目の誘電体薄膜表面（即ち空
気接触面）におけるブルースタ角をθb0とすると、この
ブルースタ角θb0は、ｎi ＝１，ｎi+1 ＝１．４〜１．
８であるから、式（６）から、 ５４°＜θb0＜６１° （９） となる。即ち、式（８）の条件下でθbiが存在する場合
であっても、式（９）との関係で、θb0＜θbiとなり、
決してθb0＝θbiとはならない。
気接触面）におけるブルースタ角をθb0とすると、この
ブルースタ角θb0は、ｎi ＝１，ｎi+1 ＝１．４〜１．
８であるから、式（６）から、 ５４°＜θb0＜６１° （９） となる。即ち、式（８）の条件下でθbiが存在する場合
であっても、式（９）との関係で、θb0＜θbiとなり、
決してθb0＝θbiとはならない。
【００２０】従って、入射角がθで、入射面と平行な偏
光方向を持つ直線偏光（ｐ偏光）光線が被検体に入射す
るとき、各界面での投射光の反射率をｒj 、誘電体薄膜
の空気接触面での反射率をｒ0 とすると、入射角θ＝ブ
ルースタ角θb0では、空気接触面でのｐ偏光の反射率ｒ
0 が完全に０となるが、各界面での反射率ｒj は０にな
らない。そのため、θ＝θb0近傍では、 ｒj ＞ｒ0 （１０） となる。
光方向を持つ直線偏光（ｐ偏光）光線が被検体に入射す
るとき、各界面での投射光の反射率をｒj 、誘電体薄膜
の空気接触面での反射率をｒ0 とすると、入射角θ＝ブ
ルースタ角θb0では、空気接触面でのｐ偏光の反射率ｒ
0 が完全に０となるが、各界面での反射率ｒj は０にな
らない。そのため、θ＝θb0近傍では、 ｒj ＞ｒ0 （１０） となる。
【００２１】又、入射角θ＝０のときにおける誘電体薄
膜の空気接触面での反射率ｒ0 と各界面での反射率ｒj
は、夫々下記に示すフレネル反射の式により計算でき
る。 従って、 ｒj ＜ｒ0 （１１） となる。
膜の空気接触面での反射率ｒ0 と各界面での反射率ｒj
は、夫々下記に示すフレネル反射の式により計算でき
る。 従って、 ｒj ＜ｒ0 （１１） となる。
【００２２】よって、式（１０）と式（１１）により、
ｐ偏光に対する反射率が０にならない０＜θ＜θb0の範
囲で入射角θを適当に選択すれば、ｒj ＝ｒ0 にできる
ことが理解できる。勿論、この時に振幅反射率も同じ値
になる。
ｐ偏光に対する反射率が０にならない０＜θ＜θb0の範
囲で入射角θを適当に選択すれば、ｒj ＝ｒ0 にできる
ことが理解できる。勿論、この時に振幅反射率も同じ値
になる。
【００２３】本発明では、このような入射角θで光源か
らの光線を被検体に投射し、しかも被検体に対して光源
側の投射光路にｐ偏光を取り出す偏光子を配置するか、
或いは観察側の反射光路にｐ偏光だけを透過する検光子
を配置するようにする。
らの光線を被検体に投射し、しかも被検体に対して光源
側の投射光路にｐ偏光を取り出す偏光子を配置するか、
或いは観察側の反射光路にｐ偏光だけを透過する検光子
を配置するようにする。
【００２４】これにより、誘電体薄膜の薄膜表面での反
射光と、薄膜と薄膜の界面又は薄膜と基板の界面での反
射光との互いに干渉し合う二つの光線の、振幅強度を一
致させることができる。そのため、式（２）においてＡ
１＝Ａ２とすることができ、膜厚むらに対する検出感度
Ｒを最大の１とすることができる。よって、所定の膜厚
むらに対して色むらが最大に現れるから、高感度の膜厚
むらの検出が可能になる。
射光と、薄膜と薄膜の界面又は薄膜と基板の界面での反
射光との互いに干渉し合う二つの光線の、振幅強度を一
致させることができる。そのため、式（２）においてＡ
１＝Ａ２とすることができ、膜厚むらに対する検出感度
Ｒを最大の１とすることができる。よって、所定の膜厚
むらに対して色むらが最大に現れるから、高感度の膜厚
むらの検出が可能になる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図２及び図３
に基づいて説明する。図２に示す薄膜観測装置におい
て、９は白色光源、１０は白色光源から出射した光を略
平行光束にするコリメータレンズ、１１は光源９からの
投射光路上に配置された被検体であり、基板１２上に誘
電体薄膜１３が形成されている。尚、誘電体薄膜１３の
屈折率は１．７、基板１２の屈折率は１．５とする。１
４は被検体１１で反射された反射光の光路上に位置して
その後方の検査者の瞳に光源像を結像させる観察光学系
である。
に基づいて説明する。図２に示す薄膜観測装置におい
て、９は白色光源、１０は白色光源から出射した光を略
平行光束にするコリメータレンズ、１１は光源９からの
投射光路上に配置された被検体であり、基板１２上に誘
電体薄膜１３が形成されている。尚、誘電体薄膜１３の
屈折率は１．７、基板１２の屈折率は１．５とする。１
４は被検体１１で反射された反射光の光路上に位置して
その後方の検査者の瞳に光源像を結像させる観察光学系
である。
【００２６】又、１５はコリメータレンズ１０と被検体
１１との間の投射光路上に配置されていてｓ偏光を遮断
してｐ偏光のみを透過させる偏光子であり、ｐ偏光の被
検体１１への入射角θは５１．８°になるように調整し
ておく。
１１との間の投射光路上に配置されていてｓ偏光を遮断
してｐ偏光のみを透過させる偏光子であり、ｐ偏光の被
検体１１への入射角θは５１．８°になるように調整し
ておく。
【００２７】本実施例は上述のように構成されているか
ら、白色光源９から出射された光は、コリメータレンズ
１０を通過して略平行光束になった後、偏光子１５によ
ってｐ偏光のみが取り出され、被検体１１へ入射され
る。入射光束は誘電体薄膜１３の表面Ｓ１と、この薄膜
１３と基板１２との界面Ｓ２とで反射され、その反射光
は互いに干渉し合う。
ら、白色光源９から出射された光は、コリメータレンズ
１０を通過して略平行光束になった後、偏光子１５によ
ってｐ偏光のみが取り出され、被検体１１へ入射され
る。入射光束は誘電体薄膜１３の表面Ｓ１と、この薄膜
１３と基板１２との界面Ｓ２とで反射され、その反射光
は互いに干渉し合う。
【００２８】ここで、誘電体薄膜１３の表面Ｓ１と界面
Ｓ２でのｐ偏光に対する反射率をｒ 0 ，ｒ1 とすると、
その反射率は上述のように入射角θと共に変化すること
になり、図３に示すような関係を呈する。図中、入射角
θを５１．８°に調整することで、ｒ0 ＝ｒ1 となり、
表面Ｓ１と界面Ｓ２における反射光束は同一の振幅強度
となる。そのため、上述の式（２）における膜厚むらに
対する検出感度Ｒは最大値（Ｒ＝１）となる。従って、
誘電体薄膜１３の膜厚むらに応じて発生する干渉色の変
化が最も鮮明に現れる。
Ｓ２でのｐ偏光に対する反射率をｒ 0 ，ｒ1 とすると、
その反射率は上述のように入射角θと共に変化すること
になり、図３に示すような関係を呈する。図中、入射角
θを５１．８°に調整することで、ｒ0 ＝ｒ1 となり、
表面Ｓ１と界面Ｓ２における反射光束は同一の振幅強度
となる。そのため、上述の式（２）における膜厚むらに
対する検出感度Ｒは最大値（Ｒ＝１）となる。従って、
誘電体薄膜１３の膜厚むらに応じて発生する干渉色の変
化が最も鮮明に現れる。
【００２９】これを検査者は、観察光学系１４を介して
観察することになる。ここで、観察光学系１４は被検体
１１表面を拡大観察するためのルーペとしての働きと、
光源９の像を検査者の瞳に結像させる働きを持つことに
なる。光源像を瞳に形成させることにより、検査者は顔
を振らなくても被検面全体を一度に観察することができ
る。
観察することになる。ここで、観察光学系１４は被検体
１１表面を拡大観察するためのルーペとしての働きと、
光源９の像を検査者の瞳に結像させる働きを持つことに
なる。光源像を瞳に形成させることにより、検査者は顔
を振らなくても被検面全体を一度に観察することができ
る。
【００３０】上述のように本実施例によれば、ｐ偏光に
よって干渉を引き起こす二つの反射光束の振幅強度を等
しくできるから、膜厚むらに対応する色むらが最大に現
れるようにすることができ、膜厚の検査，測定を高感度
で行うことができる。尚、この色むらによって、薄膜の
膜厚や屈折率も高感度に測定できることはいうまでもな
い。
よって干渉を引き起こす二つの反射光束の振幅強度を等
しくできるから、膜厚むらに対応する色むらが最大に現
れるようにすることができ、膜厚の検査，測定を高感度
で行うことができる。尚、この色むらによって、薄膜の
膜厚や屈折率も高感度に測定できることはいうまでもな
い。
【００３１】又、光電的に干渉色をモニター観察する場
合には、観察光学系１４は光電検出装置の入射瞳位置に
光源像を結像させるようにする。尚、偏光子１３に代え
て、図４に示すように被検体１１に対する反射光路上に
ｐ偏光のみを透過させる検光子１６を配設するようにし
てもよい。
合には、観察光学系１４は光電検出装置の入射瞳位置に
光源像を結像させるようにする。尚、偏光子１３に代え
て、図４に示すように被検体１１に対する反射光路上に
ｐ偏光のみを透過させる検光子１６を配設するようにし
てもよい。
【００３２】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る薄膜観測装
置は、投射光の入射面に平行な直線偏光を取り出して干
渉状態を観察するようにしたから、干渉を引き起こす二
つの反射光束の振幅強度を等しくでき、干渉のビシビリ
ティが上がって膜厚むらや膜厚や屈折率の検査，測定を
高感度で行うことができる。
置は、投射光の入射面に平行な直線偏光を取り出して干
渉状態を観察するようにしたから、干渉を引き起こす二
つの反射光束の振幅強度を等しくでき、干渉のビシビリ
ティが上がって膜厚むらや膜厚や屈折率の検査，測定を
高感度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板上に形成された多層構造の誘電体薄膜に対
する入射角を示す、本発明の薄膜観測装置の原理を説明
するための図である。
する入射角を示す、本発明の薄膜観測装置の原理を説明
するための図である。
【図２】本発明の一実施例を示す薄膜観測装置の構成図
である。
である。
【図３】図２の実施例について投射光の入射角θと反射
角ｒ1 ，ｒ0 との関係を示す図である。
角ｒ1 ，ｒ0 との関係を示す図である。
【図４】本発明の変形例を示す図２と同様な図である。
【図５】従来の薄膜観測装置の構成図である。
【図６】二つの界面での反射光を示す図５と同様な図で
ある。
ある。
６，１３ 誘電体薄膜 ７，１２ 基板 １１ 被検体 １５ 偏光子 １６ 検光子 Ｓ１ 表面 Ｓ２ 界面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年３月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】さて、誘電体薄膜６の各屈折率をｎj （＝
ｎ1 〜ｎm-1 ）とすると、特殊なものを除いてｎj ＝
１．４〜１．８の間にある。又、ブルースタ角θbiは入
射角を示す記号であるから、その取り得る値は０〜９０
°の範囲にある。これらの制限条件のもとで、式
（６），式（７）を用いてブルースタ角θbiが存在する
ための必要条件を計算すると、 １．４＜ｎi ＜１．４２８８６９、及び １．４＜ｎi+1 ＜１．４２８８６９ であり、その時のブルースタ角θbiは、 ８１．８７°＜θbi＜９０° （８） であることが理解できる。
ｎ1 〜ｎm-1 ）とすると、特殊なものを除いてｎj ＝
１．４〜１．８の間にある。又、ブルースタ角θbiは入
射角を示す記号であるから、その取り得る値は０〜９０
°の範囲にある。これらの制限条件のもとで、式
（６），式（７）を用いてブルースタ角θbiが存在する
ための必要条件を計算すると、 １．４＜ｎi ＜１．４２８８６９、及び １．４＜ｎi+1 ＜１．４２８８６９ であり、その時のブルースタ角θbiは、 ８１．８７°＜θbi＜９０° （８） であることが理解できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】又、入射角θ＝０のときにおける誘電体薄
膜の空気接触面での反射率ｒ0 と各界面での反射率ｒj
は、夫々下記に示すフレネル反射の式により計算でき
る。 従って、 ｒj ＜ｒ0 （１１） となる。
膜の空気接触面での反射率ｒ0 と各界面での反射率ｒj
は、夫々下記に示すフレネル反射の式により計算でき
る。 従って、 ｒj ＜ｒ0 （１１） となる。
Claims (2)
- 【請求項１】基板表面に一層以上の誘電体薄膜が形成さ
れた被検体に対して光を投射し、該投射光の薄膜表面で
の反射光と、薄膜と薄膜の界面又は薄膜と基板の界面で
の反射光との干渉状態が、膜厚や屈折率により変化する
ことを利用して、薄膜の膜厚や屈折率を測定し又は薄膜
の膜厚むらを検出する薄膜観測装置において、前記被検
体に投射される投射光は入射面に平行な直線偏光である
ようにしたことを特徴とする薄膜観測装置。 - 【請求項２】基板表面に一層以上の誘電体薄膜が形成さ
れた被検体に対して光を投射し、該投射光の薄膜表面で
の反射光と、薄膜と薄膜の界面又は薄膜と基板の界面で
の反射光との干渉状態が、膜厚や屈折率により変化する
ことを利用して、薄膜の膜厚や屈折率を測定し又は薄膜
の膜厚むらを検出する薄膜観測装置において、前記投射
光の入射面と平行な偏光面を有する検光子を介して前記
干渉状態を観察するようにしたことを特徴とする薄膜観
測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23971691A JPH0579978A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 薄膜観測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23971691A JPH0579978A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 薄膜観測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579978A true JPH0579978A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17048865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23971691A Withdrawn JPH0579978A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 薄膜観測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0579978A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0622624A1 (en) * | 1993-04-23 | 1994-11-02 | Research Development Corporation Of Japan | A method for observing film thickness and/or refractive index |
| JPH0712523A (ja) * | 1993-06-23 | 1995-01-17 | Res Dev Corp Of Japan | 膜厚・屈折率の高感度色差観察法 |
| EP1764808A1 (de) | 2005-09-15 | 2007-03-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Blechpacketes |
| CN116420101A (zh) * | 2020-10-29 | 2023-07-11 | 住友化学株式会社 | 检查方法 |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP23971691A patent/JPH0579978A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0622624A1 (en) * | 1993-04-23 | 1994-11-02 | Research Development Corporation Of Japan | A method for observing film thickness and/or refractive index |
| JPH0712523A (ja) * | 1993-06-23 | 1995-01-17 | Res Dev Corp Of Japan | 膜厚・屈折率の高感度色差観察法 |
| EP1764808A1 (de) | 2005-09-15 | 2007-03-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Blechpacketes |
| CN116420101A (zh) * | 2020-10-29 | 2023-07-11 | 住友化学株式会社 | 检查方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |