JPH09189655A - 多検出器偏光解析装置及び多検出器偏光解析測定法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 多数の光検出器の並列な読み取りが可能であ
り、多数の波長のほぼ同時の取得が可能であり、この取
得はサイクルの持続を大幅に減少する偏光解析装置及び
実時間における数個の情報項目のほぼ同時の測定に応用
自在な多検出器偏光解析測定法を提供する。 【解決手段】 偏光解析装置は変調周波数で変調された
光ビームを発生しこれがサンプルで反射される。光検出
器は反射光の一部から光束を測定し入力チャンネル６に
測定アナログ信号を発生し、電子処理ユニット４はサン
プルの物理パラメータを計算する。この電子処理ユニッ
トは入力チャンネル６にスイッチング周波数で連続的に
スイッチングする多重化兼デジタル化ユニット７とシー
ケンサ１９を含む。シーケンサ１９は変調周波数の倍数
としてスイッチング周波数を設定することができる手段
２４、３５を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多検出器楕円偏光
計即ち多検出器偏光解析装置（ｍｕｌｔｉ−ｄｅｔｅｃ
ｔｏｒ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）及び多検出器楕円
偏光法即ち多検出器偏光解析測定法（ｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｆ ｍｕｌｔｉ−ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｅｌｌｉｐｓｏ
ｍｅｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）に関する。楕
円偏光法即ち偏光解析法（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）
は、鏡面または準鏡面に付着しているサンプルの光学的
特徴付けが可能な非破壊的測定技術である。この測定
は、通常傾斜した入射において実施されるが、直角の入
射において実施することもでき、この場合、偏光解析法
は、反射異方性分光法（Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ Ａｎｉｓ
ｏｔｒｐｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＲＡＳ）又
は反射率差分分光法（Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ Ｄｉｆ
−ｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＲＤ
Ｓ）と呼ばれる。偏向解析法は、粗面へまたは物理系の
粒子による光拡散に拡張することもできる。

【０００２】

【従来の技術】一般的条項において、この技術は、サン
プル又は物理系のミューラー行列の測定に基づくもので
ある。偏向解析法は、その場で適用して、薄膜（ｔｈｉ
ｎ ｆｉｌｍ）の成長機構、界面形成の研究及びこれら
薄膜並びに界面の精密加工の制御ができる。偏光解析法
は、例えば、半導体の製造の研究並びに制御において使
用される。偏光解析法は、一定波長で、又は数個の波長
で（スペクトル楕円偏光計測法）実行することができ
る。供給波長の領域−−近紫外、可視光、近赤外、赤
外、その他−−によって、薄膜及び材料のさまざまな特
性にアクセスすることができまたは異なる材料を探索す
ることができる。紫外線および可視光領域において、放
射の浸透深さは弱いことが多い。これは表面および界面
の研究のために、また実時間での制御のために好適な条
件を提供する。規則として薄膜ならびに材質の容量特性
へのアクセスができず、逆にこれは赤外領域での測定に
よって得ることができる。赤外は吸収の振動測定（化学
的結合）に非常に適している。

【０００３】偏光解析測定（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｉ
ｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）では、サンプルの表面を
光ビームで照射し、入射光の偏光状態は反射または透過
ビームのそれと比較される。サンプルによって透過また
は反射されたビームは戻りビームと呼ばれる。偏光解析
測定法は、別の外部励起、例えば光学的、電気的、又は
磁気的なそれの存在下において実行することができ、対
応する技術はそれぞれ光学的偏光解析法、電気的偏光解
析法、および磁気的偏光解析法として周知である。戻り
ビームの偏光状態はサンプルの性質、入射ビームの入射
角度、および測定波長によって時間によってまた同時に
変化する。この偏光状態とこれらのパラメータの間の関
係は、たとえばデー．シャルロー（Ｄ．ＣＨＡＲＬＯ
Ｔ）及びアー．マルアーニ（Ａ．ＭＡＲＵＡＮＩ）によ
る応用光学２４巻３３６８ページ、１９８５年（ＡＰＰ
Ｌ．Ｏｐｔ．２４，３３６８，１９８５）に記載されて
いるフレネルの方程式で得られる。

【０００４】位相変調楕円偏光器即ち位相変調偏光解析
装置（ｐｈａｓｅ−ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｅｌｌｉｐｓ
ｏｍｅ−ｔｅｒ）において、入射光線は、偏光が位相変
調器の２つの直交軸の間で生成された位相差によって変
調される。典型的に、位相偏移は変調周波数Ｆｍの周期
性に従って時刻ｔで発生し、この位相シフトは１次正弦
波（２πＦｍｔ）に比例する。位相変調偏光解析装置に
おいて、サンプルによって反射された光ビームの光束の
強度は、周知の方法で、光ビームの偏光状態の偏光を演
繹することを可能にしている。偏光解析法、及びさらに
詳しくは分光位相変調偏光解析法（ＳＰＭＥ）は実時間
において基板上の薄膜の成長を測定するために効果的な
技術である。この技術は発生している反応を妨げないこ
との利点を有している。薄膜の厚みや反射率等の測定サ
ンプルの物理パラメータに対して非常に高感度でもあ
る。さらに、迅速な測定が行なえる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】標準技術によれば、分
光位相変調偏光解析装置は、サンプルから反射した光束
を測定する単一の光検出器を含む。スペクトルの記録は
数十秒程度の時間継続する時間間隔にわたってプリズム
又はネットワーク等の分散系の走査を必要とする。この
楕円偏光器即ち偏光解析装置（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅ
ｒ）は、したがって実時間における迅速に変化する現象
の測定には不適である。測定法を加速するために、スペ
クトル分光器と数個の光検出器を電子処理ユニットに加
えて含む偏光解析装置は考案された。４個の光検出器を
有するこのような偏光解析装置の図示が、「結晶成長と
材質特徴付けの進歩（Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎ ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉ
ｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」、第２７
巻第１号１〜８７ページ、１９９３年において、ベ．ド
レヴィヨン（Ｂ．ＤＲＥＶＩＬＬＯＮ）によって提供さ
れた（１４及び１５ページ）。光検出器はサンプルで反
射されスペクトル分光器で分解された光ビームの光束を
測定するような方法でスペクトル分光器に調節される。
光検出器は、接続または入力チャンネルによって電子処
理ユニットへ結合され、入力チャンネルにおいて測定し
た信号を発生し、前記信号から電子処理ユニットがサン
プルの物理パラメータを計算する。この点で、電子処理
ユニットは位相変調器と同期されまたおそらくは同じ持
続の取得位相にしたがって別の入力チャンネルと連続的
に関連した演算を実行する。取得位相の持続は変調周期
Ｔｍの倍数であり、変調周波数Ｆｍの逆数に等しい。取
得位相のいずれか１つの間、電子処理ユニットは入力チ
ャンネルの１つから測定した信号を受信する。次にこれ
は次の取得位相に移動するために別の入力チャンネルへ
切り換える。偏光解析装置は、このようにしていわゆる
順次モードの取得技術の使用を行なう。

【０００６】この多検出器偏光解析装置は、単一の光検
出器を含む標準偏光解析装置よりさらに効果的にまたさ
らに迅速に反射した光ビームの数個の波長を検出するこ
とを可能にする。しかしながら、このような可能性は実
時間測定において固有の条件に関連して特に不十分のま
まである。特に、多数の、たとえば数十の、光検出器に
順次モードを拡張するのは、入力チャンネル全部を走査
することに必要とされる時間のために困難である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、既存の装置に
比較して実時間で測定の大幅な加速ができる多検出器分
光位相変調偏光解析装置に関する。さらに詳しくは、本
発明は多数の波長のほぼ同時の取得が可能な分光偏光解
析装置に関し、この取得はサイクルの持続を大幅に減少
する。本発明は、サンプルの数この点でのほぼ同時の取
得が可能な多検出器偏光解析装置にも関する。本発明は
サンプルによって拡散された光ビームの数個の変調状態
についてほぼ同時に取得ができる多検出器偏光解析装置
にも関する。さらに一般的な応用において、本発明は多
数の光検出器の並列な読み取りが可能な多検出器偏光解
析装置に関する。本発明は、実時間における数個の情報
項目のほぼ同時の測定に応用自在な多検出器偏光解析測
定の高速処理にも関する。

【０００８】この関連において、本発明は多検出器偏光
解析装置に関し、以下を含む： −少くとも１つの入射光ビームを放射する少くとも１つ
の光源、 −この入射光ビームを偏光する少くとも１つの偏光装
置、 −偏光した光の光ビームの変調周波数Ｆｍで偏光変調を
生成する少くとも１つの偏光変調器、 −偏光状態を有する戻り光ビームを発生する入射光ビー
ムによってサンプルを照明する手段、 −戻り光ビームの偏光状態を分析する少くとも１つの分
析器、 −戻り光ビームの一部の光束を測定して入力チャンネル
において測定したアナログ信号を発生する少くとも２つ
の光検出器、 −入力チャンネルに結合され、測定したアナログ信号か
らサンプルの物理パラメータを計算する少くとも１つの
電子処理ユニット。この電子処理ユニットは以下を含
む： −測定したアナログ信号を多重化されたデジタル信号に
多重化しまた変換する少くとも１つの多重化およびデジ
タル化ユニットで、多重化およびデジタル化ユニットは
スイッチング周波数において入力チャンネルを連続的に
切り換える、 −多重化およびデジタル化ユニットに結合され、それぞ
れ入力チャンネルに対応する要素に多重化したデジタル
信号を分散し、変調周波数Ｆｍとこれの倍数に対応する
フーリエパラメータを抽出するためにこれらの要素にデ
ィスクリートフーリエ変換を適用するデジタル信号処理
ユニット、 −デジタル信号処理ユニットに結合され、フーリエパラ
メータから物理パラメータを計算する最終計算ユニッ
ト、 −多重化およびデジタル化ユニットに、およびデジタル
信号処理ユニットに結合されたシーケンサ、このシーケ
ンサは同期信号を送出する。

【０００９】本発明によれば、シーケンサはスイッチン
グ周波数Ｆｅが変調周波数Ｆｍの倍数であることを保証
することを可能にする手段を含む。周知の多検出器偏光
解析装置において、これに順次モード所得が応用される
と、スイッチングはそれぞれの取得位相の終端において
実行される。所得位相の時刻Ｔａが変調周期Ｔｍの倍数
であるとすれば、スイッチング周波数Ｆｅは変調周波数
Ｆｍの分数である。逆に、本発明において、スイッチン
グ周波数Ｆｅは変調周波数Ｆｍの倍数である。つまり電
子処理ユニットは変調周期Ｔｍのそれぞれの間に１つの
入力チャンネルから別の入力チャンネルヘ数回切り換え
を行なう。異なる光検出器からの情報は順番に取得され
るのではなく交差して取得される。電子処理ユニットに
よる光検出器の読み取りはしたがって並列での演算を含
む。取得（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）の速度のおかげ
で、本発明による偏光解析装置は物理現象の実時間測定
に特に好適である。

【０００９】一般に、研究されるサンプルは不透明材用
から構成される。入射光ビームはサンプルによって反射
される。しかし、サンプルを通る入射光ビームの透過に
よって、偏光解析装置の領域を逸脱することなく透明材
料から構成されるサンプルの研究を行なうことが可能で
ある。好ましくは、多重化およびデジタル化ユニットは
サンプリング点において多重化したデジタル信号の値を
発生し、スイッチング周波数は入力チャンネルの個数で
と入力チャンネル当たりおよび変調周期当たりのサンプ
リング点の個数で乗算した変調周波数に等しい。この方
法で得られた多検出器偏光解析装置の構成は、該偏光解
析装置に最適な効率と速度を賜う。実際に、それぞれの
変調周期Ｔｍにおいて、電子処理ユニットは全ての入力
チャンネルを走査する。これによって平行して、またほ
ぼ同時に、全ての光検出器から情報を取得する。

【００１０】本発明による偏光解析装置の有利な実施例
において、多重化およびデジタル化ユニットは入力チャ
ンネルに結合したマルチプレクサと、マルチプレクサに
結合したデジタイザを含み、マルチプレクサは測定した
アナログ信号を入力チャンネルを連続的に切り換えるこ
とにより、多重化されたアナログ信号へと多重化し、デ
ジタイザは多重化されたアナログ信号を多重化されたデ
ジタル信号に変換する。この解決方法の利点は、１つだ
けしかデジタイザを必要としないことにより、本実施例
が安価になり、簡単に実現できることである。

【００１１】マルチプレクサとデジタイザの分離は、２
つの機能が単一の部材要素に組み込むことができるため
純粋に理論的なものであり得る。電子処理ユニットは有
利にもデジタイザとデジタル信号処理ユニットに結合さ
れた第１の計算ユニットを含み、この第１の計算ユニッ
トは数個の変調周期において積分することによって多重
化されたデジタル信号の予備フィルタリングを行なう。
これらの変調周期Ｔｍの間の取得および取得したデータ
の処理は本発明による偏光解析装置のサイクルを構成す
る。

【００１２】本発明による偏光解析装置は、偏光変調周
波数（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）とは別個の励起周波数において
補助変調を生成することのできるサンプルの補助的外部
励起の手段を含むのが有用である。本発明による偏光解
析装置の第１の有利な実施例において、前記偏光解析装
置は電子処理ユニットの外部で変調周波数を生成するク
ロックと周波数増倍システムを含む。外部クロックは周
波数増倍システムを経由してシーケンサに結合され、シ
ーケンサは変調周波数からスイッチング周波数を発生す
る。本発明による偏光解析装置の第２の有利な実施例に
おいて、電子処理ユニットは変調およびスイッチング周
波数を生成する内部クロックを含む。内部クロックは典
型的に光電変調器と組み合わせて使用される。好ましく
は、電子処理ユニットは少くとも１枚のプリント基板を
含み、この基板は好ましくは少くとも１つのフィールド
プログラマブルゲートアレイを含む。

【００１３】本発明による偏光解析装置においては多重
化およびデジタル化ユニットとデジタル信号処理ユニッ
トの間に配置された前処理メモリを含むのも有利であ
る。この前処理メモリは多重化されたデジタル信号を少
くとも１つの変調周期にわたって記憶し、次にこれをデ
ジタル信号処理ユニットに復元する。さらに、本発明に
よる偏光解析装置は電子処理ユニットを通信ネットワー
クに接続できるようにするユーザー・インタフェースを
有利にも含む。

【００１４】本発明はサンプルの物理パラメータの多検
出器偏光解析測定法にも関する。この処理において、 −少くとも１つの入射光ビームが少くとも１つの光源に
より放射され、 −入射光ビームは少くとも１つの偏光装置で偏光され、 −入射光ビームは少くとも１つの偏光変調器で変調周波
数において変調され、 −サンプルは入射光ビームで照明され、サンプルが変調
状態を有する戻り光ビームを発生し、 −戻り光ビームの変調状態は少くとも１つの分析器で分
析され、 −戻り光ビームの一部の光束が少くとも２つの光検出器
により測定され、また光検出器からの測定したアナログ
信号が入力チャンネルに作成され、 −物理パラメータを演繹するために測定したアナログ信
号について電子処理ユニットで演算が実行される。これ
らの演算は以下から構成される： −多重化およびデジタル化ユニットを用いて、多重化お
よびデジタル化ユニットをスイッチング周波数で入力チ
ャンネルを連続的に切り換えさせることにより、測定し
たアナログ信号を多重化されたデジタル信号に多重化し
変換し、 −多重化されたデジタル信号をそれぞれ入力チャンネル
に対応する成分に分散し、これらの成分にフーリエパラ
メータが抽出されるフーリエ変換を適用し、 −フーリエパラメータから物理パラメータを計算する。

【００１５】本発明によれば、スイッチング周波数は変
調周波数の倍数であり、多重化およびデジタル化ユニッ
トを出る時に成分は多重化されたデジタル信号にインタ
ーレースされる。本発明による方法の第１の好適実施例
において、光検出器に到達する戻り光ビーム（ｒｅｔｕ
ｒｎｅｄ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｂｅａｍ）の一部は波長
におけるスペクトル分解によって発生される。本発明に
よる方法の第２の好適実施例において、光検出器に到達
する戻り光ビームの一部はスペクトル分解によって発生
され、サンプルの別の領域から到着する。本発明による
方法の第３の好適実施例において、光検出器に到達する
戻り光ビームの一部は分解により異なる偏光状態に発生
される。全ての場合において、偏光解析測定は変調され
た補助外部励起の存在下に実施することができる。

【００１６】本発明の明解な理解は応用の例と添付の図
面を参照しての実施から得られ、図面において、図１は
本発明による多検出器偏光解析装置の模式図である。図
２は、図１に図示した偏光解析装置の電子処理ユニット
の模式図である。図３は、図２に図示した電子処理ユニ
ットにより実行される演算の総括図である。図４は、数
サイクルにわたり図２に図示した電子処理ユニットで実
現される取得と演算処理の時間における進行を示す。図
５は、図１に図示した偏光解析装置の位相変調器により
生成された変調信号の、入力チャンネルの１つで測定さ
れた信号の、および入力チャンネルにおいて図２の処理
ユニットで実現されるサンプリングの時間的進行を示
す。図６は、異なる入力チャンネルについてそれぞれ図
２の電子処理ユニットにより実現されるサンプリングの
インタレース化を示す。

【００１７】図１に図示されている多検出器偏光解析装
置は、サンプル１の物理パラメータの測定のために設計
されている。これは励起グループ２、分析グループ３、
電子処理ユニット４、およびユーザー・インタフェース
５を含む。励起グループ２は光ファイバー２１を用いて
光学系２２に結合された光源２０を含み、光学系２２は
光源２０から放射された光ビームをサンプル１に配向す
る。励起グループ２は光学系２２とサンプル１の間に偏
光器２３に続けて位相変調器２４も含む。この位相変調
器２４は典型的にピエゾ圧電トランスデューサにより発
生した周期的ストレスに晒される熔融硅素の棒から構成
される。このようにすると、この棒の２つの固有軸の間
で時間とともに変調された位相シフトが発生し、つまり
発生する光放射の偏光を変調する。

【００１８】分析グループ３はサンプル１によって反射
されたビームを分析する分析器（ａｎａｌｙｚｅｒ）３
０に続けて、反射ビームを光ファイバー３２を介して分
光器３６へ到達させる光学系３１を含む。分光器３６は
一連の光検出器に光を分散させるような方法で構成さ
れ、ｎを数として、前記光検出器のそれぞれがある波長
の測定を行なう。これらは１次元ストリップまたは２次
元アレイにグループ化され、接続または入力チャンネル
６によってそれぞれ電子処理ユニット４に結合される。
光検出器３７のそれぞれは検出した光束の強度を電気信
号に変換する。

【００１９】図１の多検出器分光偏光解析装置（ｍｕｌ
ｔｉ−ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ
ｅｌｌｉｐｓｏｍ−ｅｔｅｒ）は、数個の波長の同時
測定を行なうことができ、これの多重化は電子処理ユニ
ット４において行なわれる。前記電子処理ユニット４は
位相変調器２４からライン即ち線（ｌｉｎｅ）３５によ
り周波数および位相基準も受け取る。電子処理ユニット
４はユーザー・インタフェース５と通信し、これは典型
的にはコンピュータのコンソールである。実際には、電
子処理ユニット４は「イーサネット」の商標で製品化さ
れているネットワーク等のコンピュータネットワークに
接続することができる。国際ネットワークに接続される
場合、遠距離においても偏光解析装置の保守作業を行な
うことができる。

【００２０】動作において、光源２０は所定の波長範囲
で入射光ビーム１０を放射し、このビームは偏光器２３
で線形偏光されてから、位相変調器２４による変調が行
なわれる。偏光された入射光ビーム１０は偏光ベクトル
によって定義されるので、位相変調器２４は偏光ベクト
ルの直交成分の間に周波数ＦＭの周期的変化にしたがっ
て時間に依存する位相偏移を導入する。偏光され変調さ
れた入射光ビーム１０は、サンプル１における反射のあ
とで、サンプル１の物理的性質から得られる振幅と位相
を有する反射ビーム１１になる。この反射ビーム１１は
分析器３０で分析され、次に分光器でスペクトル分解さ
れる。光検出器３７は異なる波長で反射光ビーム１１の
光束を測定する。これらはそれぞれ入力チャンネル６に
おいて光束の強度によって生成された電気信号または測
定されたアナログ信号４０を発生する。これらの信号４
０は電子処理ユニット４で受信される。

【００２１】電子処理ユニット４は、これらの測定され
たアナログ信号４０から、薄膜の厚みまたは反射率等の
サンプル１の物理パラメータを計算する。図１に図示し
てある位相変調分光偏光解析装置（ｐｈａｓｅ−ｍｏｄ
ｕｌａｔｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏ−ｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌ
ｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）は、基板上の薄膜の精密加工の制
御の用途に有利にも用いられる。サンプル１は基板から
構成されこれの上に蒸着を行なって周知の技術により成
長させる。これまでに記述された偏光解析装置は基板上
の薄膜成長を制御する目的に使用される。このようにし
て、実時間でその場測定が成長過程を妨げることなく行
なわれる。薄膜成長の代わりに、精密加工はエッチング
処理からなることもある。

【００２２】ユーザー・インタフェース５は電子処理ユ
ニット４により実施される演算を、これらを作動させる
および／または制御することにより監視することと、ま
たこれと情報交換することを可能にする。つまり初期化
および計算を決定することと、取得パラメータの定義お
よび送信と、視覚化のための結果の取り出しとを可能に
する。また電子処理ユニット４の遠隔的保守の可能性も
提供する。取得パラメータは、たとえば、測定持続時
間、取得点の個数、および動作の種類を含む。

【００２３】図２に詳細に示してあるような電子処理ユ
ニット４は、入力チャンネル６が集中する多重化および
デジタル化ユニット７を含み、測定したアナログ信号４
０を多重化されたデジタル信号に多重化し変換する。こ
のユニット７はマルチプレクサ１２とデジタイザ１３か
ら構成され、マルチプレクサ１２の出力はデジタイザ１
３の入力に結合されている。マルチプレクサ１２は、入
力チャンネル６で連続的に切り換えを行なうことによっ
て、測定したアナログ信号４０を多重化されたアナログ
信号に多重化することができるアナログマルチプレクサ
である。マルチプレクサ１２で１つの入力チャンネル６
から別のチャンネルに切り換えるためとデジタイザ１３
の入力において多重化されたアナログ信号を作成するた
めに必要とされる時間は今日の商用回路において１０か
ら１５ナノ秒程度である。デジタイザ１３、またはアナ
ログーデジタル変換器は、典型的には現在利用可能な１
２ビットのデジタイザで、毎秒２００万ないし３００万
サンプル程度の変換能力を提供する。

【００２４】多重化およびデジタル化ユニット７は、そ
れぞれの入力チャンネル７から、変調周期Ｔｍ当たりＰ
点のサンプリングを実現するように設計されている。測
定したアナログ信号４０のそれぞれはＴｍ／Ｐに等しい
サンプリング周期Ｔｐにしたがってサンプリングされ
る。電子処理ユニット４は多重化およびデジタル化ユニ
ット７に結合された第１の計算ユニット１４も含む。前
記第１の計算ユニット１４の目的は多重化されたデジタ
ル信号の予備フィルタリングをあるサイクルに関連する
幾つかの変調周期Ｔｍでの積分によって実現することで
ある。

【００２５】あるサイクルのこれらの変調周期Ｔｍの個
数Ｎは偏光解析装置で観察される現象にしたがってユー
ザが選択する。Ｎ×Ｔｍに等しい取得持続時間Ｔａはそ
れぞれのサイクルに対応し、サンプル１の物理パラメー
タ４６は取得の直後のこのサイクルについて求められ
る。個数Ｎはしたがってサンプル１について実時間にお
いて測定される拡張自在な現象に追従することができる
ように充分に小さくする必要がある。一方で、Ｎが大き
いと、サンプル１の任意の状態において得られる精度が
大きくなる。たとえば、基板上の薄膜成長を測定するた
めには、個数Ｎは５０キロヘルツの変調周波数Ｆｍにお
いて５０から１，０００，０００の間にあるべきであ
る。取得持続時間Ｔａは１ミリ秒から２０秒の間に存在
することになる。最大リズムでサンプル１の物理的パラ
メータ４６を取得するためには、しかしそれぞれのサイ
クルにおいて、単一の変調周期Ｔｍを包含することが可
能である。

【００２６】第１の計算ユニット１４によって実行され
る多重化されたデジタル信号の予備フィルタリングは加
算−積算を必要とし取得点において記憶された結果を発
生する平均技術を使用する。典型的には、それぞれの取
得点は３２ビットの記憶容量を有する。それぞれの入力
チャンネル６での取得点の個数は変調周期Ｔｍ当たりの
サンプリング点の個数Ｐに等しい。第１の計算ユニット
１４によって計算された結果は第１の２重アクセスメモ
リ１５に記憶される。この第１のメモリ１５は第１の計
算ユニット１４と次の段階の間のバッファメモリとして
機能する。

【００２７】これはデジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニッ
ト１６にこれの出力を経由して通信する。処理ユニット
１６はたとえば３２ビットでの浮動小数点演算を実行す
ることができるテキサスインスツルメンツ社からＴＭＳ
３２０Ｃ３１の呼称で販売されているユニットであり得
る。処理ユニット１６の目的は第１の計算ユニット１４
によって取得され第１の２重アクセスメモリ１５によっ
て記憶されている結果に対してフーリエ解析を実施する
ことである。これはそれぞれの周期について全体的にデ
ータを取得し、したがってそれぞれの積算の終端におい
て典型的には３２ビットに符号化された一組の値を受け
取る。フーリエ解析は好適には高速フーリエ変換形式の
演算（ＦＦＴ）によって実施される。これらがフーリエ
パラメータにつながり、これが第２の２重アクセスメモ
リ１７に記憶される。この第２のメモリ１７の入力は処
理ユニット１６に結合される。第２のメモリ１７の出力
はデジタル信号処理ユニット１６によって求められたフ
ーリエパラメータから物理パラメータ４６を計算するよ
うに設計されている第２の計算ユニット１８に結合され
る。

【００２８】電子処理ユニット４はこれまでに説明した
要素１２，１３，１４，１６に結合されこれらに同期信
号を送出する目的のシーケンサ１９も含む。シーケンサ
１９はしたがって処理の制御ならびに同期が可能であ
る。シーケンサ１９は基準線３５によって位相変調器２
４に結合され、また周波数増倍システムを用いて位相変
調器２４に関連して同期される。このシステムは典型的
にはフェーズ・ロックド・ループ（ＰＬＬ）から構成さ
れる。シーケンサ１９は変調周波数Ｆｍの複数周波数に
おいて同期信号を発生することができる。厳密には必要
ではないものの、手順を簡略化するために、シーケンサ
１９を覗く電子処理ユニット４のそれぞれの要素は、こ
れに直接隣接している要素とだけ通信する。シーケンサ
１９の機能は位相変調器２４による取得を調整すること
に関するものだけではない。これらはたとえば外部の有
効信号から到着する動作開始および異なるサンプリング
位相の開始による取得の開始にも関連する

【００２９】現実には、第２の計算ユニット１８を覗く
電子処理ユニット４の要素全部がプリント基板上に有利
にも実現される。選択した実施例において、第１の計算
ユニット１４と少くともシーケンサ１９の一部はフィー
ルドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）にグルー
プ化され、ユーザはこの種の集積回路の機能的な特性を
設定することができる。フィールドプログラマブルゲー
トアレイは演算の順次の実行に対向してパイプラインモ
ードにおいて動作することにより平行して命令を実施す
ることができる。デジタル信号処理ユニット１６は浮動
小数点プロセッサを使用する。第２の計算ユニット１８
はその一部分においてマルチタスクオペレーティングシ
ステムにより実時間で管理されているパーソナル・コン
ピュータまたはＰＣ形式の中央演算処理ユニットの一部
である。この中央演算処理ユニットは異なるモードにし
たがって動作することができる：取得、制御、計算、外
部ネットワークへのアクセス、および統計。

【００３０】したがって第２のメモリ１７からデータを
収集して、選択された動作モードによってデータに計算
を行ない、後日において処理するためにたとえば後ろ向
き分析または統計等のために結果を集積する。これはま
た偏光解析装置の初期化を制御してこれのサンプリング
を監視する。中央演算処理ユニットは要素１２から１７
までと１９を含むプリント基板が接続され得るバスを含
む。この前記バスは、たとえば、ＩＳＡまたはＰＣＩの
名称で商品化されている種類の１つであり得る。プリン
ト基板は中央演算処理ユニットからまたは「イーサネッ
ト」として周知の種類のネットワーク経由でダウンロー
ドすることによりプログラム自在である。したがって所
望の動作モードの機能において基板の設定を定義し、テ
スト設定を読み込み、偏光解析装置の進歩に併せてバー
ジョンを更新し、さらに基板を操作することなく設置場
所の遠隔保守を実施することが可能である。

【００３１】第２の計算ユニット１８を含む中央演算処
理ユニットはすでに説明した基板等の数個のプリント基
板を受け入れることが可能で、全ての基板は中央演算処
理ユニットのバス上に接続される。このようにすると、
大量の情報を処理し相関させることができる。さらに、
中央演算処理ユニットは偏光解析装置の作動に必要なた
とえば位置決め、閉塞、命令の供給等特定の機能を満た
すプリント基板を含むことができる。高速要素の現在の
開発および統合に関して、電子処理ユニット４はこのよ
うな要素を有利にも含むことができる。

【００３２】電子処理ユニット４はユーザー・インタフ
ェース５との結合を必要とすることなく独立して機能す
ることができる。この場合供給源システムから前もって
読み込むことにより予め記録されているまたは定義され
ている連続した演算を実施する。演算の終了時に、ひと
りまたは数人のエンドユーザの方向に、得られた結果を
ネットワークヘ送信するための位置にある。電子処理ユ
ニット４はそのため「埋め込み」システムとして知られ
る完成システムとみなすことができる。電子処理ユニッ
ト４はたとえば精密加工処理を制御することに関して別
のシステムに結合されることもある。特に、この結合さ
れた使用は薄膜を蒸着させるために用いられることがあ
る。ユーザー・インタフェース５はそれ自体電子処理ユ
ニット４とだけではなく他の応用とも通信することがで
きるので、数個の装置から到着する情報を相関させるこ
とができる。

【００３３】動作において、図３に図示してある後続の
段階は電子処理ユニット４によって連続的に実行され
る。多重化の第１の段階４１において、入力チャンネル
６によりマルチプレクサ１２へ到達する測定されたアナ
ログ信号４０は多重化されたアナログ信号に多重化され
る。デジタル化の第２の段階４２の間に、多重化された
アナログ信号はデジタイザ１３によって多重化されたデ
ジタル信号に変換される。予備フィルタリングの第３の
段階４３において、多重化されたデジタル信号は第１の
計算ユニット１４によって積分される。第１のメモリ１
５において取得サイクルについて積算された予備フィル
タリングの結果は第４のフーリエ解析段階４４の間にデ
ジタル信号処理ユニット１６によって処理される。処理
ユニット１６は入力チャンネル６にそれぞれ対応する成
分を抽出して、成分のそれぞれについて、関連するフー
リエパラメータを計算する。標準的には、測定したアナ
ログ信号４０のそれぞれについて計算したフーリエパラ
メータは、これらの信号の周波数Ｆｍと周波数２Ｆｍで
の直流成分からなる。物理パラメータ４６は物理パラメ
ータ４６の第５の計算段階４５の間に、第２のメモリ１
７に記憶されているフーリエパラメータから第２の計算
ユニット１８によって次に求められる。これらの計算の
説明はＢ．ドレヴィヨンによるすでに言及した論文に掲
載されている。

【００３４】図４において簡略化した態様で図示してあ
る異なるサイクルのシーケンス化は前述の段階がどのよ
うに連続し１つのサイクルから別のサイクルへ重複する
かを表わしている。多重化４１、デジタル化４２、およ
び予備フィルタリング４３の段階は併せてサイクル番号
ｉについてＭｉと呼ばれ、この同じサイクルでのフーリ
エ解析段階４４はＦｉと呼ばれる。測定したアナログ信
号の送出が作動したあと、第１の取得サイクルが開始す
る。ｎ個の入力チャンネル６から到着する全ての測定し
たアナログ信号４０が位相Ｍ１の間に連続して多重化、
デジタル化、瀘波される。得られた結果は第１のメモリ
１５に取得点ごとに段階的に記憶される。位相Ｍ１は取
得持続時間Ｔａ、値Ｎ×Ｔｍ、にほぼ等しい持続を有し
ているので、この位相Ｍ１の間の演算全部について取得
がなされる時に実行される。

【００３５】取得持続時間Ｔａの終端において、第１の
２重アクセスメモリ１５からデジタル信号処理ユニット
１６への第１の情報転送４８が行なわれる。転送４８の
終端において、第２の取得サイクルが開始する。位相Ｍ
２は瞬間Ｔａと２Ｔａの間に位置するので、第１のサイ
クルの位相Ｆ１はこの持続時間の間に導入される。位相
Ｆ１の間に処理されるデータの個数は一般に直前の位相
Ｍ１と比較して小さいが、これは予備フィルタリング段
階４３の間の積分により実施される再グループ化のた
め、利用可能な処理持続時間が複雑な計算を実行する機
会を提供する結果となる。

【００３６】第２の計算ユニット１８に向かう第２のメ
モリ１７の情報転送４９により段階４の間に探求される
物理パラメータ４６の計算が可能になる。選択した実施
例の例において、この段階４５は中央演算処理ユニット
で実行されることから直前のＭ１およびＦ１位相とは独
立して行なわれる。フーリエパラメータの転送４９は第
２の取得期間Ｔａの終了前に、また別の入力チャンネル
６に関連するフーリエパラメータが利用可能になったら
位相Ｆ１の終了前であっても実施することができる。第
２のサイクルについて測定したアナログ信号４０の取得
が終了する瞬間２Ｔａにおいて、位相Ｍ２が完了する
と、情報転送４８が実行され、さらに位相Ｆ２が第３の
サイクルの位相Ｍ３を開始する取得と同時に始まる。前
述した全ての演算はサイクルの個数ｉの増加と同一に再
現される。

【００３７】サイクルの連続の間に行なわれる重複によ
って測定したアナログ信号４０の電子処理ユニット４に
よる取得の持続時間まで演算の総持続時間を減少するこ
とが可能になる。これらの取得全部はそれぞれのサイク
ルにおいて入力チャンネル６全部で平行に実行される。
位相変調器２４は時刻ｔの関数において、図５に図示し
たように、たとえばストローブで、変調区間Ｔｍを有す
る基準信号５０を発生する。この変調に続けて、光ビー
ム１１の光束を異なる波長で測定する光検出器３７は入
力チャンネル６に測定したアナログ信号４０を生成し、
それら自体が変調区間Ｔｍを受け入れる。図示のよう
に、入力チャンネル６の１つで得られた測定したアナロ
グ信号５１はみなされる（図５）。多重化およびデジタ
ル化ユニット７はこの測定したアナログ信号５１に対し
て変調区間ＴｍそれぞれにおけるＰサンプリング点５３
のサンプリングを実施する。図５に図示した例におい
て、個数Ｐは値４を有している。測定したアナログ信号
５１はＴｍ／Ｐに等しい区間Ｔｐにおいてサンプリング
される。

【００３８】入力チャンネル６のそれぞれについて、サ
ンプリング区間Ｔｐと同様のサンプリングが実施される
が、このサンプリング区間Ｔｐより時間遷移が小さい。
マルチプレクサ１２とデジタイザ１３の制御に必要な信
号はシーケンサ１９から供給される。サンプリング区間
Ｔｐはｎ個の等しい部分に分割され（Ｎは入力チャンネ
ル６の個数とする）、これがＴｐ／Ｎの値でスイッチン
グ区間Ｔｅを定義する。それぞれのスイッチング区間Ｔ
ｅの間に、マルチプレクサ１２は入力チャンネル６の１
つから到着する測定したアナログ信号４０の１つを取得
する。この時間の終端で、前記マルチプレクサ１２は切
り換えにより次の入力チャンネル６を選択する。サンプ
リング区間Ｔｐにおいて、マルチプレクサ１２は全ての
入力チャンネル６を走査する。入力チャンネル６に対す
るマルチプレクサ１２の接続それぞれにおいて、デジタ
イザ１３がサンプリング点を抽出する。

【００３９】異なる入力チャンネル６によるサンプリン
グの連続はしたがって図６に図示したように以下のよう
な方法で実施される。取得の開始において、多重化およ
びデジタル化ユニット７は入力チャンネル６の第１のチ
ャンネルから到着する測定したアナログ信号５１につい
てサンプリング点５３を選択する。スイッチング区間Ｔ
ｅのあと、ユニット７は入力チャンネル６の第２のチャ
ンネルに切り換りここから到着する測定したアナログ信
号についてサンプリング点５を選択する。この演算が第
３の入力チャンネルについてさらにｎ番目の入力チャン
ネル６まで反復され、それぞれサンプリング点５５と５
６が反復して選択される。マルチプレクサ１２はまた入
力チャンネル６の第１のチャンネルを選択し、多重化お
よびデジタル化ユニット７は取得の開始からサンプリン
グ区間Ｔｐの終端において別のサンプリング点５３にお
ける測定したアナログ信号５１の値をまた発生する。ユ
ニット７は変調区間Ｔｍと第１のサイクルを構成するＮ
変調区間の完全な実行まで次の（Ｐ−１）サンプリング
区間Ｔｐについてすでに示したのと同じ方法で継続す
る。

【００４０】あるサイクルに対応する取得区間Ｔａは演
算の並列化のおかげで入力チャンネル６の個数ｎとは独
立している。これはＮ×Ｔｍに等しい。多重化およびデ
ジタル化ユニット７からの多重化されたデジタル信号に
おいて、異なる入力チャンネル６それぞれからの値はイ
ンタレースされることは注意すべきである。異なる測定
したアナログ信号４０のサンプリングの間に得られたス
イッチング区間Ｔｅの複数の時間遷移は注目している入
力チャンネル６の個数による補正項を用いてデジタル信
号処理ユニット１６により考慮される。これらの補正項
は基準信号５０に対して周波数Ｆｍと２Ｆｍにおけるフ
ーリエ成分の位相を決定する上で特に使用される。

【００４１】多重化およびデジタル化ユニット７の連続
的な取得はシーケンサ１９によって制御され、シーケン
サはスイッチング区間Ｔｅで同期信号を送出する。シー
ケンサ１９は位相変調器２４の基準信号５０から周波数
倍増によりこれらの信号を発生する。代表的な応用例に
おいて、変調周波数Ｆｍは５０キロヘルツの値を有し、
入力チャンネル６の個数ｎは値３２を有し、点の個数Ｐ
は値８を有する。デジタイザ１３はしたがって毎秒ごと
Ｆｍ×ｎ×Ｐ個の値を取り出さねばならない、即ち、毎
秒１２８０万回値を取り出さなければならない。この速
度は毎秒２０００万ないし３０００万サンプルの範囲で
変換を行なうことのできるデジタイザ１３の容量と一致
しており、これはマルチプレクサ１２のスイッチング時
間ならびにデジタイザ１３の入力に信号を作成するため
に必要とされる時間を考慮している。スイッチング区間
Ｔｅはおよそ７８ナノ秒の値を有する。

【００４２】第１の計算ユニット１４は７８ナノ秒ごと
に１つの１２ビットデータに対応する高速で情報を受け
取る。一方、処理ユニット１６は取得持続時間Ｔａに等
しい時間のあとでのみ情報を受け取り、これは一般に１
ミリ秒に等しいかこれより大きい。この情報は変調周期
Ｔｍにおける平均値を取得するために第１の計算ユニッ
ト１４が受信した値のあるサイクルでの積分の結果であ
る。処理ユニット１６は、それぞれのサイクルについ
て、Ｐ×ｎ即ち２５６個の３２ビットに符号化した値を
受け取る。本例で用いた数値は説明を目的としたもので
あって、如何なる意味でも制限するものではない。特
に、変調周波数Ｆｍ、入力チャンネルの個数ｎ、変調区
間Ｔｍ当たりのサンプリング点の個数Ｐ、ならびに得ら
れた持続時間ＴｐとＴｅは、非常に異なる場合がある。
つまり、同じデジタイザ１３を用いる別の有効な実施例
は１００キロヘルツに等しい変調周波数Ｆｍ、１６個の
入力チャンネル、入力チャンネル６当たりと変調区間Ｔ
ｍ当たり８個のサンプリング点を用いてなる。変調周波
数Ｆｍが電子処理ユニット４の容量に比較して弱い場
合、取得の条件はデジタイザ１３の見かけの解像度の改
善が得られるようにサンプリング点を積算することによ
りデータ処理を改善するように変更することができる。

【００４３】一例として、変調周波数２キロヘルツで、
３２個の入力チャンネル６を使用し、入力チャンネル６
当たりと変調区間Ｔｍ当たりで１２８個のサンプリング
点を考慮し、これらの点は１２ビットで記憶される。１
６個の８グループの態様に１２８個の点を積算すること
により、デジタイザ１３の実際の１２ビットの解像度は
８値についてのフーリエ解析のために見かけ上１６ビッ
トの解像度に変換される。サンプリング点のそれぞれの
取得において新規の入力チャンネル６へ多重化およびデ
ジタル化ユニット７を接続する代わりに、２つのスイッ
チングの間で数個のサンプリング点を取得することがで
きる。スイッチング周波数はこの場合常に入力チャンネ
ル６の個数ｎで乗算した変調周波数Ｆｍの積であるが、
もはや必ずしもサンプリング点の個数Ｐで乗算されな
い。

【００４４】数個の変調区間Ｔｍだけでｎ個の入力チャ
ンネル６全部を走査することも可能である。スイッチン
グ周波数Ｆｅはこの場合個数Ｐで乗算された変調周波数
Ｆｍの積であるが、もはや必ずしも入力チャンネル６の
個数ｎで乗算されない。明らかに、２つのスイッチング
の間の数個のサンプリング点を取得することと数個の変
調区間Ｔｍにおいてｎ個の入力チャンネル６を全部走査
することの両方からなる第３の可能性では、スイッチン
グ周波数Ｆｅが得られ、これは変調周波数Ｆｍの倍数で
しかない。しかし図示した例に採用した解決方法は、マ
ルチプレクサ１２の容量が作業内容に等しいと仮定し、
ｎ個の入力チャンネル６の取得がほぼ同時であれば最適
である。

【００４５】本発明による偏光解析装置は、たとえば変
調周波数Ｆｍとは別個の周波数でサンプル１について独
立した補助励起光ビームを送出することのできる外部の
励起手段によって完成することができる。この励起も電
気的または磁気的なものであり得る。プリント基板内の
プログラム自在な回路の存在により、複数変調に対応す
ることが、単にシーケンサ１９を管理する論理演算のシ
ーケンスを変更することにより、異なる周波数の間の関
連性とは関係なく、可能になる。必要とされる唯一の条
件は、復調が多重化およびデジタル化ユニット７の容量
と互換性がなければならないことである。

【００４６】多重化およびデジタル化ユニット７は、本
明細書に示したものとは異なる方法で実現することもで
きる。つまり、デジタイザを入力チャンネル６ごとに使
用し、得られたデジタル信号を適切なバスを含むデジタ
ルマルチプレクサによって次に多重化することができ
る。しかし、これは採用した解決方法に比べて、多数の
部材の導入が必要となることからコストがかかり、充分
な容量のデジタルバスを保有する必要性が主な原因で実
現がさらに困難である。呈示した実施例において、この
デジタルバスは、１２ビットに変換された情報を送出す
る３２回路に接続することができなければならない。

【００４７】多重化およびデジタル化ユニット７を実現
する２つの方法を組み合わせることもできる。この場
合、ユニット７は数個のアナログマルチプレクサを含
み、これらのそれぞれが入力チャンネル６の一部を受信
しデジタイザに結合される。デジタイザはデジタルマル
チプレクサのバスに接続される。この中間的な解決方法
は前述したのと同じ理由で入力チャンネル当たりに１つ
のデジタイザを使用することに比べると有利である。こ
の解決方法は、単一のデジタイザの使用と比較して、デ
ジタイザの処理能力が不十分な場合、特に入力チャンネ
ルが多すぎる場合に必要とされよう。

【００４８】異なる入力チャンネル６に関連したサンプ
リング間の時間遷移を導入するのではなく、各入力チャ
ンネル６とマルチプレクサ１２の間にサンプラーブロッ
カーを挿入することにより入力チャンネル６の全部の同
期取得を実施することが可能である。しかし、第１の場
合において示した解決方法は製造コストが最小限であ
る。

【００４９】図示した実施例において、シーケンサ１９
は位相変調器２４に対して同期しているが、別の実施例
は、電子処理ユニット４にユニットを動作させるために
必要な信号と位相変調器２４を置き換える偏光変調器等
の外部部材を駆動する信号の両方を供給する内部クロッ
クを備えることからなる。したがって、内部クロック
は、スイッチング区間Ｔｅと、変調区間Ｔｍを周波数分
割によって両方とも生成する。ユーザー・インタフェー
ス５は簡単な制御ツールとして用いることができ、また
は除外することもできる。ユーザが所望する場合、電子
処理ユニット４の動作を不揮発性メモリに凍結すること
ができる。この場合ユニットは特定の用途に専用のシス
テムとなりプログラム自在な性質が失われる。

【００５０】プリント基板の要素１２から１７と１９の
実施および中央演算処理ユニット内の第２の計算ユニッ
ト１８の実施は、他の可能性を除外することのない好適
な実施とみなされるべきである。つまり、全体において
電子処理ユニット４はコンピュータの中央演算処理ユニ
ットと一体化することができるが、この概念は前述した
例において採用したよりも実施がさらに困難である。図
示した例において選択した分散は、第２の計算ユニット
１８についてコンピュータの中央演算処理ユニットの使
用からなるものであるが、フーリエパラメータから実施
することのできる各種の演算に関してさらに賢明であ
る。

【００５１】１つまたは数個のプリント基板を１台また
は数台のコンピュータに関連させる電子処理ユニット４
の他の実施例も考案することができる。位相変調につい
て注目してきたが、この技術の範囲は、偏光変調偏光解
析測定にさらに一般的に対応する。さらに、本発明によ
る偏光解析装置は、数個の波長に沿ってサンプルから戻
る光ビームを分析するためのスペクトル分光だけではな
く、イメージングの分野にも適用でき、光検出器３７は
サンプル１の異なる領域からの戻りビーム１１の一部を
受信する。異なる領域でサンプル１を照射する数個の同
期した入射ビームを用いることもできる。

【００５２】本発明による偏光解析装置の別の実施例に
おいて、戻りビーム１１は偏光計によって異なる偏光状
態に分割される。この実施例はサンプル１によるまたは
物理系による光の拡散の存在下での測定に好適である。
さらに一般的には、本発明による偏光解析装置並びにそ
の測定方法は、１つまたは数個の光ビームの幾つかの部
分に注目する場合、これらの部分のそれぞれが光検出器
３７によって測定されるような状況において発展自在で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多検出器偏光解析装置の模式図で
ある。

【図２】図１に図示した偏光解析装置の電子処理ユニッ
トの模式図である。

【図３】図２に図示した電子処理ユニットにより実行さ
れる演算の総括図である。

【図４】数サイクルにわたり図２に図示した電子処理ユ
ニットで実現される取得と演算処理の時間における進行
を示す図である。

【図５】図１に図示した偏光解析装置の位相変調器によ
り生成された変調信号の、入力チャンネルの１つで測定
された信号の、及び入力チャンネルにおいて図２の処理
ユニットで実現されるサンプリングの時間的進行を示す
図である。

【図６】異なる入力チャンネルについてそれぞれ図２の
電子処理ユニットにより実現されるサンプリングのイン
タレース化を示す図である。

【符号の説明】

１ サンプル ２ 励起グループ ３ 分析グループ ４ 電子処理ユニット ５ ユーザーインターフェイス ６ 入力チャンネル ７ デジタル化ユニット １０ 入射光ビーム １１ 反射ビーム、反射光ビーム １２ マルチプレクサ １３ デジタイザ １４、１８ 計算ユニット １５ メモリ １６ 処理ユニット、デジタル信号処理ユニット １７ 二重アクセスメモリ １９ シーケンサ ２０ 光源 ２１、３２ 光ファイバー ２２、３１ 光学系 ２３ 偏光器 ２４ 位相変調器 ３０ 分析器 ３５ ライン ３６ 分光器 ３７ 光検出器 ４０、５１ アナログ信号 ４１ 多重化の第１の段階 ４２ 多重化の第２の段階 ４３ 予備フィルタリングの第３の段階 ４６ 物理パラメータ ４８ 第１の情報転送 ４９ 第２のメモリ１７への情報転送 ５０ 基準信号 ５３、５５、５６ サンプリング点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−イーヴ パレイ フランス共和国 91620 ラ ヴィル デ ュ ボワ シュマン デ モントルエリ 25

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 −少くとも１つの入射光ビーム（１０）
   に放射する少くとも１つの光源（２０）と、 −この入射光ビーム（１０）を偏光する少くとも１つの
   偏光器（２３）と、 −偏光した光の前記光ビーム（１０）の変調周波数（Ｆ
   ｍ）における偏光変調を生成する少くとも１つの偏光変
   調器（２４）と、 −偏光状態を有する戻り光ビーム（１１）を発生する前
   記入射光ビーム（１０）によってサンプル（１）を照明
   する手段と、 −前記戻り光ビーム（１１）の前記偏光状態を分析する
   少くとも１つの分析器（３０）と、 −前記戻り光ビーム（１１）の一部の光束を測定し、入
   力チャンネル（６）に測定アナログ信号（４０）を発生
   する少くとも２つの光検出器（３７）と、 −前記入力チャンネル（６）に結合され、前記測定アナ
   ログ信号（４０）から前記サンプル（１）の物理パラメ
   ータを計算する少くとも１つの電子処理ユニット（４）
   を含んでおり、前記電子処理ユニット（４）は −前記測定アナログ信号（４０）を、多重化デジタル信
   号に、多重化（４１）及び変換（４２）し、スイッチン
   グ周波数（Ｆｅ）で、前記入力チャンネル（６）を連続
   的に切り換えする少くとも１つの多重化およびデジタル
   化ユニット（７）と、 −前記多重化およびデジタル化ユニット（７）に結合さ
   れて、前記多重化デジタル信号を前記入力チャンネル
   （６）にそれぞれ対応する成分に分解し、フーリエ変換
   を抽出するために、これらの成分にディスクリートフー
   リエ変換を適用（４４）するデジタル信号処理ユニット
   （１６）と、 −前記デジタル信号処理ユニット（１６）に結合され
   て、前記フーリエパラメータから前記物理パラメータを
   計算する最終計算ユニット（１８）と、 −前記多重化およびデジタル化ユニット（７）と前記デ
   ジタル信号処理ユニット（１６）に結合され、同期信号
   を送出するシーケンサ（１９）とを含み、 前記シーケンサ（１９）は前記スイッチング周波数（Ｆ
   ｅ）が前記変調周波数（Ｆｍ）の倍数となることを保証
   することを可能にする手段（２４，３５）を含むことを
   特徴とする多検出器偏光解析装置。
2. 【請求項２】 前記多重化およびデジタル化ユニット
   （７）は前記多重化デジタル信号の値をサンプル点（５
   ３，５４，５５，５６）に発生し、前記スイッチング周
   波数（Ｆｅ）は入力チャンネルの個数（得ぬ）と入力チ
   ャンネル（６）当たりおよび変調区間（Ｔｍ）当たりの
   サンプリング点の個数（Ｐ）で乗算した前記変調周波数
   （Ｆｍ）に等しいことを特徴とする請求項１に記載の偏
   光解析装置。
3. 【請求項３】 前記多重化およびデジタル化ユニット
   （７）は前記入力チャンネル（６）に結合されたマルチ
   プレクサ（１２）と、前記マルチプレクサに結合された
   デジタイザ（１３）とを含み、前記マルチプレクサ（１
   ２）は前記測定アナログ信号（４０）を前記入力チャン
   ネル（６）で連続的に切り換えることにより多重化アナ
   ログ信号に多重化し、前記デジタイザ（１３）は前記多
   重化アナログ信号を多重化デジタル信号に変換すること
   を特徴とする請求項２に記載の偏光解析装置。
4. 【請求項４】 前記電子処理ユニット（４）は前記デジ
   タイザ（１３）と前記デジタル信号処理ユニット（１
   ６）に結合された第１の計算ユニット（１４）を含み、
   前記第１の計算ユニット（１４）は数個の変調区間（Ｔ
   ｍ）にわたる積分によって前記多重化デジタル信号の予
   備フィルタリングを実施することを特徴とする請求項３
   に記載の偏光解析装置。
5. 【請求項５】 偏光の前記変調周波数（Ｆｍ）とは異な
   る励起周波数において補助変調を生成することのできる
   前記サンプル（１）の補助外部励起の手段を含むことを
   特徴とする先行の請求項の何れか１項に記載の偏光解析
   装置。
6. 【請求項６】 前記変調周波数（Ｆｍ）を生成する前記
   電子処理ユニット（４）の外部のクロック（２４）と周
   波数倍増システムとを含み、前記外部クロック（２４）
   は前記周波数倍増システムを用いて前記シーケンサ（１
   ９）に結合され、前記シーケンサ（１９）は前記変調周
   波数（Ｆｍ）から前記スイッチング周波数（Ｆｅ）を発
   生することを特徴とする先行の請求項の何れか１項に記
   載の偏光解析装置。
7. 【請求項７】 前記電子処理ユニット（４）は前記変調
   周波数（Ｆｍ）と前記スイッチング周波数（Ｆｅ）とを
   発生する内部クロックを含むことを特徴とする請求項５
   に記載の偏光解析装置。
8. 【請求項８】 前記電子処理ユニット（４）は少くとも
   １枚のプリント基板を含み、前記基板は好ましくは少く
   とも１つのフィールドプログラマブルゲートアレイを含
   むことを特徴とする先行の請求項の何れか１項に記載の
   偏光解析装置。
9. 【請求項９】 前記多重化およびデジタル化ユニット
   （７）と前記デジタル信号処理ユニット（１６）の間に
   配置された前処理メモリ（１５）を含み、前記前処理メ
   モリ（１５）は少くとも１つの変調区間（Ｔｍ）で前記
   多重化デジタル信号を記憶してからこれを前記デジタル
   信号処理ユニット（１６）に復元することを特徴とする
   先行の請求項の何れか１項に記載の偏光解析装置。
10. 【請求項１０】 前記電子処理ユニット（４）の通信ネ
    ットワークへの接続を行なえるようにするユーザー・イ
    ンタフェース（５）を含むことを特徴とする先行の請求
    項の何れか１項に記載の偏光解析装置。
11. 【請求項１１】 サンプル（１）の物理パラメータ（４
    ６）の多検出器偏光解析方法において、 −少くとも１つの入射光ビーム（１０）は少くとも１つ
    の光源（２０）によって放射され、 −前記入射光ビーム（１０）は少くとも１つの偏光変調
    器（２４）によって変調周波数（Ｆｍ）で変調され、 −前記サンプル（１）は前記入射光ビームで照射され
    て、前記サンプル（１）が偏光状態を有する戻り光ビー
    ム（１１）を発生し、 −前記戻り光ビーム（１１）の前記偏光状態が少くとも
    １つの分析器（３０）によって分析され、 −前記戻り光ビーム（１１）の一部の光束が少くとも２
    つの光検出器（３７）によって測定され、前記光検出器
    （３７）からの測定アナログ信号（４０）が入力チャン
    ネル（６）に発生し、 −前記物理パラメータ（４６）を演繹するために前記測
    定アナログ信号（４０）について電子処理ユニット
    （４）によって演算（４１，４２，４４，４５）が実行
    され、前記演算は： −多重化およびデジタル化ユニット（７）を用いて、前
    記入力チャンネル（６）についてスイッチング周波数
    （Ｆｅ）で連続的に前記多重化およびデジタル化ユニッ
    ト（７）を切り換えることにより、前記測定アナログ信
    号（４０）を多重化デジタル信号に多重化（４１）し変
    換（４２）することと、 −前記多重化デジタル信号を前記入力チャンネル（６）
    にそれぞれ対応する成分に分解し、これらの成分にフー
    リエ変換を適用（４４）してここからフーリエパラメー
    タを抽出することと、 −前記フーリエパラメータから前記物理パラメータ（４
    ６）を計算（４５）することから構成され、 前記スイッチング周波数（Ｆｅ）は前記変調周波数（Ｆ
    ｍ）の倍数であって、前記多重化およびデジタル化ユニ
    ット（７）を出る時点で前記成分は前記多重化デジタル
    信号にインタレースされることを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 前記光変調器（７）に到達する前記戻
    り光ビーム（１１）の前記部分は波長における空間的分
    解によって発生されることを特徴とする請求項１１に記
    載の方法。
13. 【請求項１３】 前記光検出器（３７）に到達する前記
    戻り光ビーム（１１）の前記部分は空間的分解によって
    発生され前記サンプル（１）の異なる領域から到着する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記光検出器（３７）に到達する前記
    戻り光ビーム（１１）に前記部分は異なる偏光状態への
    分解によって発生されることを特徴とする請求項１１に
    記載の方法。