JP3459327B2 - 積層構造体の層厚および屈折率の測定方法およびその測定装置 - Google Patents
積層構造体の層厚および屈折率の測定方法およびその測定装置Info
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- JP3459327B2 JP3459327B2 JP15582896A JP15582896A JP3459327B2 JP 3459327 B2 JP3459327 B2 JP 3459327B2 JP 15582896 A JP15582896 A JP 15582896A JP 15582896 A JP15582896 A JP 15582896A JP 3459327 B2 JP3459327 B2 JP 3459327B2
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- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は積層構造体からなる
試料から各層の層厚と屈折率を求める層厚および屈折率
の測定方法およびその測定装置に関する。
試料から各層の層厚と屈折率を求める層厚および屈折率
の測定方法およびその測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から薄膜や光ガラス等の透明試料の
光学的厚さを測定するため、低コヒーレンス干渉法が用
いられている。低コヒーレンス干渉法は、干渉計におい
て白色光や発光ダイオードのような可干渉性の低い光源
を用いることにより、干渉計の両腕の光路差が０近傍の
みに干渉縞が現れることを利用して、その時の参照鏡の
位置から測定物体の絶対的な位置を知る方法である。こ
れはブロックゲージの絶対測長や基線の校正、表面形状
測定等に応用されている。さらに、近年では、これを拡
張した手法が、眼科学や生体科学の分野で盛んに研究さ
れている。
光学的厚さを測定するため、低コヒーレンス干渉法が用
いられている。低コヒーレンス干渉法は、干渉計におい
て白色光や発光ダイオードのような可干渉性の低い光源
を用いることにより、干渉計の両腕の光路差が０近傍の
みに干渉縞が現れることを利用して、その時の参照鏡の
位置から測定物体の絶対的な位置を知る方法である。こ
れはブロックゲージの絶対測長や基線の校正、表面形状
測定等に応用されている。さらに、近年では、これを拡
張した手法が、眼科学や生体科学の分野で盛んに研究さ
れている。
【０００３】他方、レーザー光を試料にスポット照射
し、そこからの反射光または蛍光等を点検出器に再結像
させる方式の共焦点レーザー顕微鏡が知られている。
し、そこからの反射光または蛍光等を点検出器に再結像
させる方式の共焦点レーザー顕微鏡が知られている。
【０００４】この共焦点顕微鏡は従来の光学顕微鏡と比
べて高コントラスト画像が得られるだけでなく、光軸方
向にも高い分解能をもち３次元像の構築ができるために
表面形状測定や生体試料観測の手法として定着してい
る。
べて高コントラスト画像が得られるだけでなく、光軸方
向にも高い分解能をもち３次元像の構築ができるために
表面形状測定や生体試料観測の手法として定着してい
る。
【０００５】またこの共焦点顕微鏡の光軸方向の分解能
を利用することにより透明な積層構造体試料の各層の光
学的厚さの測定を行なうことができる。
を利用することにより透明な積層構造体試料の各層の光
学的厚さの測定を行なうことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、共焦点原理に
より直接に求まる量は光学的厚さであり、幾何学的厚さ
を求めるためには、各層の屈折率を別の手法により求め
なければならない。このような問題点は上述した低コヒ
ーレンス干渉法における厚さ測定でも同様に生じる。と
ころが、成形された積層構造体試料の各層の屈折率を試
料の破壊なしに測定する手法はみあたらない。
より直接に求まる量は光学的厚さであり、幾何学的厚さ
を求めるためには、各層の屈折率を別の手法により求め
なければならない。このような問題点は上述した低コヒ
ーレンス干渉法における厚さ測定でも同様に生じる。と
ころが、成形された積層構造体試料の各層の屈折率を試
料の破壊なしに測定する手法はみあたらない。
【０００７】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、容易かつ確実に積層構造体の各層の層厚お
よび屈折率を求めることができる積層構造体の層厚およ
び屈折率の測定方法およびその測定装置を提供すること
を目的とする。
ものであり、容易かつ確実に積層構造体の各層の層厚お
よび屈折率を求めることができる積層構造体の層厚およ
び屈折率の測定方法およびその測定装置を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、積層構造体
に対して光を投光する点光源と、点光源と積層構造体と
の間に順次配置されたビームスプリッターおよび対物レ
ンズと、点光源と積層構造体とを結ぶ直線と交差すると
ともにビームスプリッターを通る直線上において、ビー
ムスプリッターの一側に配置された参照鏡と、ビームス
プリッターの他側に配置された検出器とを備え、積層構
造体および参照鏡は各々可動となっており、ビームスプ
リッターと参照鏡との間に開閉自在のシャッターを設
け、ビームスプリッターと検出器との間に、集光レンズ
と、この集光レンズによる集光位置に配置されたピンホ
ールとを設け、シャッターを閉とした際検出器から得ら
れる共焦点信号と、シャッターを開とした際検出器から
得られる干渉信号に基づいて、積層構造体の第ｍ層の一
方の界面が対物レンズの第１合焦点位置にきたことを検
出しこの第１合焦点位置にきたときの干渉信号が最大と
なる場合と、他方の界面が対物レンズの第２合焦点位置
にきたことを検出しこの第２合焦点位置にきたときの干
渉信号が最大となる場合における、積層構造体の変位量
と参照鏡の変位量により第ｍ層の層厚および屈折率を測
定する演算手段を設けたことを特徴とする積層構造体の
層厚および屈折率の測定装置である。
に対して光を投光する点光源と、点光源と積層構造体と
の間に順次配置されたビームスプリッターおよび対物レ
ンズと、点光源と積層構造体とを結ぶ直線と交差すると
ともにビームスプリッターを通る直線上において、ビー
ムスプリッターの一側に配置された参照鏡と、ビームス
プリッターの他側に配置された検出器とを備え、積層構
造体および参照鏡は各々可動となっており、ビームスプ
リッターと参照鏡との間に開閉自在のシャッターを設
け、ビームスプリッターと検出器との間に、集光レンズ
と、この集光レンズによる集光位置に配置されたピンホ
ールとを設け、シャッターを閉とした際検出器から得ら
れる共焦点信号と、シャッターを開とした際検出器から
得られる干渉信号に基づいて、積層構造体の第ｍ層の一
方の界面が対物レンズの第１合焦点位置にきたことを検
出しこの第１合焦点位置にきたときの干渉信号が最大と
なる場合と、他方の界面が対物レンズの第２合焦点位置
にきたことを検出しこの第２合焦点位置にきたときの干
渉信号が最大となる場合における、積層構造体の変位量
と参照鏡の変位量により第ｍ層の層厚および屈折率を測
定する演算手段を設けたことを特徴とする積層構造体の
層厚および屈折率の測定装置である。
【０００９】本発明は、積層構造体に対して光を投光す
る点光源と、点光源と積層構造体との間に順次配置され
たビームスプリッターおよび対物レンズと、点光源と積
層構造体とを結ぶ直線と交差するとともにビームスプリ
ッターを通る直線上において、ビームスプリッターの一
側に配置された参照鏡と、ビームスプリッターの他側に
配置された検出器とからなり、積層構造体および参照鏡
を可動させ、ビームスプリッターと参照鏡との間に開閉
自在のシャッターを設け、ビームスプリッターと検出器
との間に、集光レンズと、この集光レンズによる集光位
置に配置されたピンホールとを設けた、測定装置を用い
た積層構造体の層厚および屈折率の測定方法において、
点光源からビームスプリッターおよび対物レンズを介し
て積層構造体に光を投入した際、シャッターを閉とし積
層構造体からビームスプリッターを介して集光レンズお
よびピンホールを通って検出器へ入力される反射光から
得られる共焦点信号と、シャッターを開としこの反射光
とビームスプリッターから参照鏡を経て集光レンズおよ
びピンホールを通って検出器へ入力される参照光から得
られる干渉信号に基づいて、共焦点信号により積層構造
体の第ｍ層の一方の界面を対物レンズの第１合焦点位置
までもってくるとともに、干渉信号が最大となるよう参
照鏡を第１参照鏡位置に配置する工程と、検出器へ入力
されるシャッターを閉とした際の共焦点信号とシャッタ
ーを開とした際の干渉信号とに基づいて、共焦点信号に
より積層構造体の第ｍ層の他方の界面を対物レンズの第
２合焦点位置までもってくるとともに、干渉信号が最大
となるよう参照鏡を第２参照鏡位置に配置する工程と、
第１合焦点位置と第２合焦点位置との間の積層構造体の
変位量と、第１参照鏡位置と第２参照鏡位置との間の参
照鏡の変位量に基づいて、第ｍ層の層厚および屈折率を
測定する工程と、を備えたことを特徴とする積層構造体
の層厚および屈折率の測定方法である。
る点光源と、点光源と積層構造体との間に順次配置され
たビームスプリッターおよび対物レンズと、点光源と積
層構造体とを結ぶ直線と交差するとともにビームスプリ
ッターを通る直線上において、ビームスプリッターの一
側に配置された参照鏡と、ビームスプリッターの他側に
配置された検出器とからなり、積層構造体および参照鏡
を可動させ、ビームスプリッターと参照鏡との間に開閉
自在のシャッターを設け、ビームスプリッターと検出器
との間に、集光レンズと、この集光レンズによる集光位
置に配置されたピンホールとを設けた、測定装置を用い
た積層構造体の層厚および屈折率の測定方法において、
点光源からビームスプリッターおよび対物レンズを介し
て積層構造体に光を投入した際、シャッターを閉とし積
層構造体からビームスプリッターを介して集光レンズお
よびピンホールを通って検出器へ入力される反射光から
得られる共焦点信号と、シャッターを開としこの反射光
とビームスプリッターから参照鏡を経て集光レンズおよ
びピンホールを通って検出器へ入力される参照光から得
られる干渉信号に基づいて、共焦点信号により積層構造
体の第ｍ層の一方の界面を対物レンズの第１合焦点位置
までもってくるとともに、干渉信号が最大となるよう参
照鏡を第１参照鏡位置に配置する工程と、検出器へ入力
されるシャッターを閉とした際の共焦点信号とシャッタ
ーを開とした際の干渉信号とに基づいて、共焦点信号に
より積層構造体の第ｍ層の他方の界面を対物レンズの第
２合焦点位置までもってくるとともに、干渉信号が最大
となるよう参照鏡を第２参照鏡位置に配置する工程と、
第１合焦点位置と第２合焦点位置との間の積層構造体の
変位量と、第１参照鏡位置と第２参照鏡位置との間の参
照鏡の変位量に基づいて、第ｍ層の層厚および屈折率を
測定する工程と、を備えたことを特徴とする積層構造体
の層厚および屈折率の測定方法である。
【００１０】本発明によれば、検出器へ入力される反射
光から得られる共焦点信号と、反射光と参照光から得ら
れる干渉信号に基づいて、積層構造体および参照鏡を各
々第１合焦点位置および第１参照鏡位置から第２合焦点
位置および第２参照鏡位置まで移動させる。この際の積
層構造体および参照鏡の変位量に基づいて、第ｍ層の層
厚および屈折率を測定する。
光から得られる共焦点信号と、反射光と参照光から得ら
れる干渉信号に基づいて、積層構造体および参照鏡を各
々第１合焦点位置および第１参照鏡位置から第２合焦点
位置および第２参照鏡位置まで移動させる。この際の積
層構造体および参照鏡の変位量に基づいて、第ｍ層の層
厚および屈折率を測定する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１乃至図１２は本発明の
実施の形態を示す図である。
施の形態について説明する。図１乃至図１２は本発明の
実施の形態を示す図である。
【００１２】まず図１乃至図３により本発明の基本的原
理について述べる。
理について述べる。
【００１３】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）において、積層構
造体の層厚および屈折率の測定装置１０は、積層構造体
からなる試料１５に対してピンホール１１ａから光を投
光する低コヒーレンス光源（点光源）１１と、点光源１
１と試料１５との間に順次配置されたコリメータレンズ
１２、ビームスプリッター１３および対物レンズ１４と
を備えている。
造体の層厚および屈折率の測定装置１０は、積層構造体
からなる試料１５に対してピンホール１１ａから光を投
光する低コヒーレンス光源（点光源）１１と、点光源１
１と試料１５との間に順次配置されたコリメータレンズ
１２、ビームスプリッター１３および対物レンズ１４と
を備えている。
【００１４】また、点光源１１と試料１５とを結ぶ直線
Ｌ1 に交差するとともにビームスプリッター１３を通る
直線Ｌ2 上において、ビームスプリッター１３の一側に
参照鏡１６が設けられ、ビームスプリッター１３の他側
に集光レンズ１７およびピンホール１８ａを有する検出
器１８が順次設けられている。
Ｌ1 に交差するとともにビームスプリッター１３を通る
直線Ｌ2 上において、ビームスプリッター１３の一側に
参照鏡１６が設けられ、ビームスプリッター１３の他側
に集光レンズ１７およびピンホール１８ａを有する検出
器１８が順次設けられている。
【００１５】図１（ａ）に示す光学系は、マイケルソン
干渉計に共焦点系が組み込まれたものである。すなわち
光源には点光源１１を用い、試料１５側に対物レンズ１
４を設け、試料１５上に光をフォーカスさせている。ま
た、検出器１８では集光レンズ１７でピンホール１８ａ
上に集光し、その透過光を検出することによって検出し
ている。これら点光源１１、対物レンズ１４、検出器１
８によって共焦点系を構成している。また、波長幅の広
い光源１１を用いることによって低コヒーレンス干渉計
を成している。
干渉計に共焦点系が組み込まれたものである。すなわち
光源には点光源１１を用い、試料１５側に対物レンズ１
４を設け、試料１５上に光をフォーカスさせている。ま
た、検出器１８では集光レンズ１７でピンホール１８ａ
上に集光し、その透過光を検出することによって検出し
ている。これら点光源１１、対物レンズ１４、検出器１
８によって共焦点系を構成している。また、波長幅の広
い光源１１を用いることによって低コヒーレンス干渉計
を成している。
【００１６】図１（ａ）において、透明な積層構造体か
らなる試料１５を測定することを考える。まず、参照鏡
１６を遮断して参照光路を遮ると、この光学系は共焦点
系として機能する。このとき点光源１１から光がコリメ
ータレンズ１２、ビームスプリッター１３および対物レ
ンズ１４を経て試料１５に達し、試料１５からの反射光
が対物レンズ１４、ビームスプリッター１３および集光
レンズ１７を経て検出器１８に達する。反射光は検出器
１８において検出され共焦点信号が得られる。
らなる試料１５を測定することを考える。まず、参照鏡
１６を遮断して参照光路を遮ると、この光学系は共焦点
系として機能する。このとき点光源１１から光がコリメ
ータレンズ１２、ビームスプリッター１３および対物レ
ンズ１４を経て試料１５に達し、試料１５からの反射光
が対物レンズ１４、ビームスプリッター１３および集光
レンズ１７を経て検出器１８に達する。反射光は検出器
１８において検出され共焦点信号が得られる。
【００１７】次に試料１５を対物レンズ１４に近づけて
いくと、試料１５の界面がちょうど対物レンズ１４の合
焦点位置に来たときに検出器１８の出力はピーク値をと
る。さらに試料１５を近づけていくと、次々に光が界面
にフォーカスしていきピーク信号（図２のＺ軸上の信
号）が得られる。図２のＺ軸上のピーク信号を見ること
により界面にフォーカスしていることがわかる。
いくと、試料１５の界面がちょうど対物レンズ１４の合
焦点位置に来たときに検出器１８の出力はピーク値をと
る。さらに試料１５を近づけていくと、次々に光が界面
にフォーカスしていきピーク信号（図２のＺ軸上の信
号）が得られる。図２のＺ軸上のピーク信号を見ること
により界面にフォーカスしていることがわかる。
【００１８】ここで、例えば試料１５の対物レンズ１４
に最も近い表面から数えて任意のｍ番目の界面、すなわ
ち、（ｍ−１）層とｍ層の界面に光をフォーカスさせる
（図１（ｂ））。この場合、ｍ番目の界面は対物レンズ
１４の第１合焦点位置にある。試料１５をこの位置に固
定し、参照鏡１６の遮断を解除すると、試料１５から対
物レンズ１４、ビームスプリッター１３および集光レン
ズ１７を経て検出器１８に達する反射光と、点光源１１
からコリメータレンズ１２、ビームスプリッター１３お
よび参照鏡１６を経て検出器１８に達する参照光とから
干渉信号（図２のｌ方向の信号）が得られる。ここで、
干渉信号振幅が最大となる第１参照鏡位置に参照鏡１６
を移動させる。このとき、干渉計の両腕の光路差はゼロ
となっている。
に最も近い表面から数えて任意のｍ番目の界面、すなわ
ち、（ｍ−１）層とｍ層の界面に光をフォーカスさせる
（図１（ｂ））。この場合、ｍ番目の界面は対物レンズ
１４の第１合焦点位置にある。試料１５をこの位置に固
定し、参照鏡１６の遮断を解除すると、試料１５から対
物レンズ１４、ビームスプリッター１３および集光レン
ズ１７を経て検出器１８に達する反射光と、点光源１１
からコリメータレンズ１２、ビームスプリッター１３お
よび参照鏡１６を経て検出器１８に達する参照光とから
干渉信号（図２のｌ方向の信号）が得られる。ここで、
干渉信号振幅が最大となる第１参照鏡位置に参照鏡１６
を移動させる。このとき、干渉計の両腕の光路差はゼロ
となっている。
【００１９】次に、試料１５を対物レンズ１４にΔＺm
だけ近づけ、（ｍ＋１）番目の界面に光をフォーカスさ
せる（図１（ｃ））。この場合、（ｍ＋１）番目の界面
は対物レンズ１４の第２合焦点位置にある。また、この
とき参照鏡１６は動かしていないので、等光路長条件は
崩れてしまう。そこで、光路差が再びゼロとなるように
第２参照鏡位置まで参照鏡１６を動かす。このときの移
動距離をΔｌm とする。
だけ近づけ、（ｍ＋１）番目の界面に光をフォーカスさ
せる（図１（ｃ））。この場合、（ｍ＋１）番目の界面
は対物レンズ１４の第２合焦点位置にある。また、この
とき参照鏡１６は動かしていないので、等光路長条件は
崩れてしまう。そこで、光路差が再びゼロとなるように
第２参照鏡位置まで参照鏡１６を動かす。このときの移
動距離をΔｌm とする。
【００２０】この一連の動作は、ｍ層目の光学的な厚み
に関して異なる２つの原理、すなわち、一つは共焦点光
学系、もう一つは低コヒーレンス干渉法によって二重に
検出したことに相当する。これにより、光路長、すなわ
ち屈折率×厚さに対して２つの式が立てられるので、そ
れらを解くことによって屈折率と厚さをそれぞれ独立に
求めることができる。以下に、これらの式を導出する。
に関して異なる２つの原理、すなわち、一つは共焦点光
学系、もう一つは低コヒーレンス干渉法によって二重に
検出したことに相当する。これにより、光路長、すなわ
ち屈折率×厚さに対して２つの式が立てられるので、そ
れらを解くことによって屈折率と厚さをそれぞれ独立に
求めることができる。以下に、これらの式を導出する。
【００２１】まず、共焦点光学系によってフォーカス位
置がｍ番目の界面から次の（ｍ＋１）番目の界面に移動
するときを考える（図３）。ただし、図３では、式の導
出を簡単にするために対物レンズ１４の方を動かしたよ
うに描いてある。フォーカス位置が隣の界面に移動する
ときに、周辺光線と各界面の交点がすべて一様に光軸か
ら遠ざかる方向へ平行移動することがわかる。このシフ
ト量をｐとする。レンズの周辺光線の第１層への入射角
をθ0 、第ｍ番目の界面での屈折角をθm とすると、図
３よりそれぞれ次式が成り立つことがわかる。
置がｍ番目の界面から次の（ｍ＋１）番目の界面に移動
するときを考える（図３）。ただし、図３では、式の導
出を簡単にするために対物レンズ１４の方を動かしたよ
うに描いてある。フォーカス位置が隣の界面に移動する
ときに、周辺光線と各界面の交点がすべて一様に光軸か
ら遠ざかる方向へ平行移動することがわかる。このシフ
ト量をｐとする。レンズの周辺光線の第１層への入射角
をθ0 、第ｍ番目の界面での屈折角をθm とすると、図
３よりそれぞれ次式が成り立つことがわかる。
【００２２】
ｔａｎθ0 ＝ｐ／ΔＺm （１）
ｔａｎθm ＝ｐ／ｄm （２）
ここで、ｄm は第ｍ層の幾何学的な厚みである。これら
の式よりｐを消去すると、 ｄm ｔａｎθm ＝ΔＺm ｔａｎθ0 （３） となる。また、各界面での周辺光線の屈折において、ス
ネルの法則が成り立つので、 ｎm ｓｉｎθm ＝ｎ0 ・ｓｉｎθ0 ＝Ｎ．Ａ．（ｍ＝１，２…ｍ，…） （４） である。ここで、Ｎ．Ａ．は対物レンズの開口数であ
る。
の式よりｐを消去すると、 ｄm ｔａｎθm ＝ΔＺm ｔａｎθ0 （３） となる。また、各界面での周辺光線の屈折において、ス
ネルの法則が成り立つので、 ｎm ｓｉｎθm ＝ｎ0 ・ｓｉｎθ0 ＝Ｎ．Ａ．（ｍ＝１，２…ｍ，…） （４） である。ここで、Ｎ．Ａ．は対物レンズの開口数であ
る。
【００２３】次に低コヒーレンス干渉法による等光路長
条件を考える。試料の移動によりはじめの等光路長条件
が一度破れ、次の条件を満たすために必要となる参照鏡
の移動距離Δｌm は、試料が対物レンズに近づくことに
よる空気部分の光路長の減少分ΔＺm と、ｍ層目を通る
ときの光路長の増加分ｎm ｘｄm の和に等しい。すなわ
ち、 Δｌm ＝ｎm ｄm −ΔＺm （５） である。
条件を考える。試料の移動によりはじめの等光路長条件
が一度破れ、次の条件を満たすために必要となる参照鏡
の移動距離Δｌm は、試料が対物レンズに近づくことに
よる空気部分の光路長の減少分ΔＺm と、ｍ層目を通る
ときの光路長の増加分ｎm ｘｄm の和に等しい。すなわ
ち、 Δｌm ＝ｎm ｄm −ΔＺm （５） である。
【００２４】（３）〜（５）式を連立させて解くことに
よって、第ｍ層の幾何学的な厚みｄm および屈折率ｎm
が次式のように分離されて求まる。
よって、第ｍ層の幾何学的な厚みｄm および屈折率ｎm
が次式のように分離されて求まる。
【００２５】
【数１】
さらに、これらの手続きを試料の各層に対して、順に実
行していくことにより、各層の幾何学的厚みと屈折率が
独立に求められる。
行していくことにより、各層の幾何学的厚みと屈折率が
独立に求められる。
【００２６】
【実施例】次に具体的実施例について述べる。
【００２７】レーザーダイオードの特性
本実験では点光源１１として、レーザーダイオード（Ｔ
ＯＳＨＩＢＡ、ＴＯＬＤ−９１５０、しきい値電流５２
ｍＡ）をしきい値以下で駆動することにより発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）として用いた。こうすることにより点光
源１１より発する光のスペクトルは広がりを持つので、
低コヒーレンス光源として機能する。また、点光源１１
の発光領域は微小であるので、ピンホール１１ａなしで
点光源とみなせる。ここでは、点光源１１の特性とし
て、スペクトルおよびコヒーレンス長の測定を行った結
果について述べる。
ＯＳＨＩＢＡ、ＴＯＬＤ−９１５０、しきい値電流５２
ｍＡ）をしきい値以下で駆動することにより発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）として用いた。こうすることにより点光
源１１より発する光のスペクトルは広がりを持つので、
低コヒーレンス光源として機能する。また、点光源１１
の発光領域は微小であるので、ピンホール１１ａなしで
点光源とみなせる。ここでは、点光源１１の特性とし
て、スペクトルおよびコヒーレンス長の測定を行った結
果について述べる。
【００２８】スペクトルの測定
スペクトル・アナライザ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ Ｑ８３
４４Ａ ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＡＮＡＬ
ＹＺＥＲ）を用いて点光源１１のスペクトルの注入電流
依存性を調べた。一例として図４に注入電流が３０ｍＡ
の時のスペクトルを示す。これより、中心波長およびス
ペクトル半値全幅は、それぞれ６９０．５ｎｍ、１５．
３ｎｍであることがわかる。また、このときの発光強度
は、５０μＷであった。スペクトルの測定結果より、中
心波長およびスペクトル半値全幅の注入電流依存性を求
めたものを図５に示す。これより、注入電流を上げるに
つれて中心波長は次第に短波長側にシフトしていき、し
きい値電流をこえるとレーザー発振し階段状に長波長側
へ移行（モードホップ）することがわかる。また、スペ
クトル幅は、注入電流を上げるにつれて次第に狭くな
り、しきい値近傍で急激に狭くなり、レーザー発振する
とほぼ一定値をとることがわかる。
４４Ａ ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＡＮＡＬ
ＹＺＥＲ）を用いて点光源１１のスペクトルの注入電流
依存性を調べた。一例として図４に注入電流が３０ｍＡ
の時のスペクトルを示す。これより、中心波長およびス
ペクトル半値全幅は、それぞれ６９０．５ｎｍ、１５．
３ｎｍであることがわかる。また、このときの発光強度
は、５０μＷであった。スペクトルの測定結果より、中
心波長およびスペクトル半値全幅の注入電流依存性を求
めたものを図５に示す。これより、注入電流を上げるに
つれて中心波長は次第に短波長側にシフトしていき、し
きい値電流をこえるとレーザー発振し階段状に長波長側
へ移行（モードホップ）することがわかる。また、スペ
クトル幅は、注入電流を上げるにつれて次第に狭くな
り、しきい値近傍で急激に狭くなり、レーザー発振する
とほぼ一定値をとることがわかる。
【００２９】コヒーレンス長の測定
次に、図６に示すようなマイケルソン干渉計を用い、平
面鏡１６ａを光軸方向に動かすことによりコヒーレンス
長の測定を行った。図６において、点光源１１は駆動部
２０により駆動され、また平面鏡１６ａはステッピング
モーター駆動の一次元直進ステージ２８上に載せられて
おり、制御部２１によって駆動される。検出器１８は制
御部２１に接続されたパーソナルコンピュータ２２に接
続されている。
面鏡１６ａを光軸方向に動かすことによりコヒーレンス
長の測定を行った。図６において、点光源１１は駆動部
２０により駆動され、また平面鏡１６ａはステッピング
モーター駆動の一次元直進ステージ２８上に載せられて
おり、制御部２１によって駆動される。検出器１８は制
御部２１に接続されたパーソナルコンピュータ２２に接
続されている。
【００３０】測定例として、注入電流が３０ｍＡの時の
インターフェログラムを図７（ａ）に示す。このときの
平面鏡１６ａの移動ピッチは０．１μｍである。これよ
り半値全幅、すなわちコヒーレンス長は６．９μｍであ
る。さらに、しきい値以下で注入電流を変えることによ
って同様な測定を行い、コヒーレンス長の注入電流依存
性を調べたものを図７（ｂ）に示す。これによると駆動
電流が３５ｍＡまで、コヒーレンス長はほとんど変わら
ず、しきい値電流付近で急激にコヒーレンス長が長くな
ることがわかる。
インターフェログラムを図７（ａ）に示す。このときの
平面鏡１６ａの移動ピッチは０．１μｍである。これよ
り半値全幅、すなわちコヒーレンス長は６．９μｍであ
る。さらに、しきい値以下で注入電流を変えることによ
って同様な測定を行い、コヒーレンス長の注入電流依存
性を調べたものを図７（ｂ）に示す。これによると駆動
電流が３５ｍＡまで、コヒーレンス長はほとんど変わら
ず、しきい値電流付近で急激にコヒーレンス長が長くな
ることがわかる。
【００３１】本実験では、光源であるレーザーダイオー
ドの強度およびコヒーレンス長を考慮して、駆動電流を
３０ｍＡに設定して後の実験を行った。
ドの強度およびコヒーレンス長を考慮して、駆動電流を
３０ｍＡに設定して後の実験を行った。
【００３２】厚さ・屈折率の同時測定 実験光学系
図８に実験光学系の概略を示す。レーザーダイオードか
らなる点光源１１から出射した光をコリメータレンズ１
２を用いて平行光にする。ビームスプリッター１３を透
過した光は、試料１５側に挿入されている金属対物レン
ズ１４（ＯＬＹＭＰＵＳ ＭＤＰｌａｎ，ｘ１０，実効
的なＮ．Ａ．＝０．２１，Ｗ．Ｄ．＝７ｍｍ）を通して
試料１５を照明する。また、ビームスプリッター１３に
よって反射した光は参照光として用いる。検出側では、
集光レンズ１７によってピンホール１８ａ（直径１０μ
ｍφ）上に光を集光し、その透過光を光電子増倍管（浜
松ホトニクス、光センサモジュールＨ５７８３−０１）
からなる検出器１８によって検出する。この信号は、オ
シロスコープ２７でモニターするとともに、図示しない
ＡＤボートを介してパーソナルコンピュータ２２に取り
込んでいる。試料１５および参照鏡１６はステッピング
モーター駆動の一次元直進ステージ２７，２８上に夫々
載せられており、これらステージ２７，２８はパーソナ
ルコンピュータ２２から図示しないＰＩＯボードを介し
て制御部２１にパルス信号列を送ることにより、それぞ
れ１μｍ、０．１μｍピッチで移動可能である。また、
参照光路中にはシャッター２５と可変絞り２６が挿入さ
れている。この絞り２６によってビーム径を制限するこ
とにより参照光強度を調節できる。
らなる点光源１１から出射した光をコリメータレンズ１
２を用いて平行光にする。ビームスプリッター１３を透
過した光は、試料１５側に挿入されている金属対物レン
ズ１４（ＯＬＹＭＰＵＳ ＭＤＰｌａｎ，ｘ１０，実効
的なＮ．Ａ．＝０．２１，Ｗ．Ｄ．＝７ｍｍ）を通して
試料１５を照明する。また、ビームスプリッター１３に
よって反射した光は参照光として用いる。検出側では、
集光レンズ１７によってピンホール１８ａ（直径１０μ
ｍφ）上に光を集光し、その透過光を光電子増倍管（浜
松ホトニクス、光センサモジュールＨ５７８３−０１）
からなる検出器１８によって検出する。この信号は、オ
シロスコープ２７でモニターするとともに、図示しない
ＡＤボートを介してパーソナルコンピュータ２２に取り
込んでいる。試料１５および参照鏡１６はステッピング
モーター駆動の一次元直進ステージ２７，２８上に夫々
載せられており、これらステージ２７，２８はパーソナ
ルコンピュータ２２から図示しないＰＩＯボードを介し
て制御部２１にパルス信号列を送ることにより、それぞ
れ１μｍ、０．１μｍピッチで移動可能である。また、
参照光路中にはシャッター２５と可変絞り２６が挿入さ
れている。この絞り２６によってビーム径を制限するこ
とにより参照光強度を調節できる。
【００３３】点光源１１のレーザーダイオードは光学系
の調整時にはレーザー発振させて用い、測定時には注入
電流をしきい値電流以下に落とし、発光ダイオードとし
て点灯させた。
の調整時にはレーザー発振させて用い、測定時には注入
電流をしきい値電流以下に落とし、発光ダイオードとし
て点灯させた。
【００３４】実験方法
実験は次のように行った。まず、試料１５が対物レンズ
１４に接触するのを避けるために、一度試料１５を十分
に対物レンズ１４に近づけておき、次に試料１５を対物
レンズ１４から遠ざかる方向へ走査する。このとき参照
光はシャッター２５を閉じて遮っている。
１４に接触するのを避けるために、一度試料１５を十分
に対物レンズ１４に近づけておき、次に試料１５を対物
レンズ１４から遠ざかる方向へ走査する。このとき参照
光はシャッター２５を閉じて遮っている。
【００３５】得られた共焦点信号から平滑化微分を用い
てピーク位置を求める。このピーク位置のデータをもと
に、まず、試料１５を対物レンズ１４に一番近い面にフ
ォーカスするように、移動させる。次にシャッター２５
を開き、検出器１８の光電子増倍管のゲインを適当に調
節し、参照鏡１６をビームスプリッター１３から遠ざか
る方向へ走査していく。この走査が終わると、試料１５
および参照鏡１６とも、それぞれ、元の位置に戻してか
ら前述したピーク位置のデータをもとにフォーカス位置
が次の界面になるように試料１５を移動させ、そしてま
た参照鏡１６を走査する。同様な操作を試料１５の界面
の数だけ繰り返していく。試料１５および参照鏡１６を
一度原点に戻すことにより、走査時間は余計にかかる
が、一次元ステージ２７，２８のバックラッシュの影響
は低減される。
てピーク位置を求める。このピーク位置のデータをもと
に、まず、試料１５を対物レンズ１４に一番近い面にフ
ォーカスするように、移動させる。次にシャッター２５
を開き、検出器１８の光電子増倍管のゲインを適当に調
節し、参照鏡１６をビームスプリッター１３から遠ざか
る方向へ走査していく。この走査が終わると、試料１５
および参照鏡１６とも、それぞれ、元の位置に戻してか
ら前述したピーク位置のデータをもとにフォーカス位置
が次の界面になるように試料１５を移動させ、そしてま
た参照鏡１６を走査する。同様な操作を試料１５の界面
の数だけ繰り返していく。試料１５および参照鏡１６を
一度原点に戻すことにより、走査時間は余計にかかる
が、一次元ステージ２７，２８のバックラッシュの影響
は低減される。
【００３６】信号の解析では、共焦点信号のピーク位置
の検出はオンラインで行い、インターフェログラムの解
析には、データをワークステーションに転送した後解析
を行った。
の検出はオンラインで行い、インターフェログラムの解
析には、データをワークステーションに転送した後解析
を行った。
【００３７】共焦点系の深度応答およびインターフェロ
グラム 光学系が共焦点系および低コヒーレンス干渉計として機
能しているかどうか確認するために、ここでは試料とし
て光学用平面鏡１６ａ（図６参照）を用い測定を行っ
た。まず試料の平面鏡を走査したときの共焦点系の深度
応答を図９（ａ）に示す。次にそのピーク位置に平面鏡
１６ａを固定し、参照鏡１６を走査したときに得られる
インターフェログラムを図９（ｂ）に示す。これらの結
果から半値全幅を求めると、それぞれ２０μｍ、４６μ
ｍであった。図９（ｂ）より、自由空間での測定結果
（図７（ａ））と比較してインターフェログラムの形が
非対称となり、また、半値全幅が７倍程度まで広がって
いることがわかる。この原因としては、（ａ）対物レン
ズ１４の球面収差、（ｂ）対物レンズ１４の分散、が考
えられるが、対物レンズ１４の直後にダイアフラムを入
れ、光束を細く絞ることにより同様な測定した結果は、
図９（ｂ）とほぼ同一であったため、対物レンズ１４の
分散の影響がより支配的であるものと考えられる。これ
は、参照鏡１６を試料１５側の対物レンズ１４と同一な
ものと平面鏡とで構成したキャッツ・アイに置き換える
ことにより、分散の影響を相殺することができた。
グラム 光学系が共焦点系および低コヒーレンス干渉計として機
能しているかどうか確認するために、ここでは試料とし
て光学用平面鏡１６ａ（図６参照）を用い測定を行っ
た。まず試料の平面鏡を走査したときの共焦点系の深度
応答を図９（ａ）に示す。次にそのピーク位置に平面鏡
１６ａを固定し、参照鏡１６を走査したときに得られる
インターフェログラムを図９（ｂ）に示す。これらの結
果から半値全幅を求めると、それぞれ２０μｍ、４６μ
ｍであった。図９（ｂ）より、自由空間での測定結果
（図７（ａ））と比較してインターフェログラムの形が
非対称となり、また、半値全幅が７倍程度まで広がって
いることがわかる。この原因としては、（ａ）対物レン
ズ１４の球面収差、（ｂ）対物レンズ１４の分散、が考
えられるが、対物レンズ１４の直後にダイアフラムを入
れ、光束を細く絞ることにより同様な測定した結果は、
図９（ｂ）とほぼ同一であったため、対物レンズ１４の
分散の影響がより支配的であるものと考えられる。これ
は、参照鏡１６を試料１５側の対物レンズ１４と同一な
ものと平面鏡とで構成したキャッツ・アイに置き換える
ことにより、分散の影響を相殺することができた。
【００３８】実験結果および考察
平行平面基板、液晶評価用ガラスセル（３層、以下、液
晶セルと呼ぶ）、およびカバーガラスを重ねて作った試
料（１３層）等で測定を行った。測定例として、３層構
造の液晶セルと１３層の自作試料の結果を以下に示す。
晶セルと呼ぶ）、およびカバーガラスを重ねて作った試
料（１３層）等で測定を行った。測定例として、３層構
造の液晶セルと１３層の自作試料の結果を以下に示す。
【００３９】まず、液晶セル（（株）イーエッチシー）
の断面図を図１０に示す。図１０において、厚さ０．７
ｍｍ、屈折率１．５１の２枚のガラス３０，３１の間に
５０μｍの空隙３２がある構造から試料１５が構成され
ている。本実験では、この空隙３２の部分になにも入れ
ない場合（条件Ａ）と、純水を入れた場合（条件Ｂ）の
２通りについて測定を行った。なお、図１０の番号は対
物レンズ１４に近い側から定められている。それぞれの
測定結果を図１１に示す。ここで、図１１（ａ），
（ｂ）は条件Ａに、図１１（ｃ），（ｄ）は条件Ｂにそ
れぞれ対応する。図１１（ａ），（ｃ）は共焦点系の応
答であり、それぞれのピークの番号は、図１０の同じ番
号の界面に光をフォーカスしたときの番号に対応する。
また、図１１（ｂ），（ｄ）の信号は図１１（ａ），
（ｃ）の信号の同一番号のピーク位置に試料を固定した
ときに得られるインターフェログラムである。ここで、
図１１（ａ），（ｃ）の各信号は、見やすさのためにバ
イアスを適当に調節して表示してある。図１１（ｃ）の
ピーク２，３の信号の大きさが図１１（ａ）のそれに比
べて小さくなっているのは、純水の屈折率が空気のそれ
に比べ、よりガラスの屈折率に近いので、界面での反射
率が低くなっているためである。また、条件Ａでは、イ
ンターフェログラムの局在位置が変わっていないのに対
して、条件Ｂでは、ずれていることがわかる。このこと
は、空隙の中が空気のときには、試料を移動することに
より空隙の前の界面から後の界面にフォーカス位置を変
えても、空隙の分だけ対物レンズと試料の間隔が狭くな
るので、光路長は自体は変わらないことから説明でき
る。
の断面図を図１０に示す。図１０において、厚さ０．７
ｍｍ、屈折率１．５１の２枚のガラス３０，３１の間に
５０μｍの空隙３２がある構造から試料１５が構成され
ている。本実験では、この空隙３２の部分になにも入れ
ない場合（条件Ａ）と、純水を入れた場合（条件Ｂ）の
２通りについて測定を行った。なお、図１０の番号は対
物レンズ１４に近い側から定められている。それぞれの
測定結果を図１１に示す。ここで、図１１（ａ），
（ｂ）は条件Ａに、図１１（ｃ），（ｄ）は条件Ｂにそ
れぞれ対応する。図１１（ａ），（ｃ）は共焦点系の応
答であり、それぞれのピークの番号は、図１０の同じ番
号の界面に光をフォーカスしたときの番号に対応する。
また、図１１（ｂ），（ｄ）の信号は図１１（ａ），
（ｃ）の信号の同一番号のピーク位置に試料を固定した
ときに得られるインターフェログラムである。ここで、
図１１（ａ），（ｃ）の各信号は、見やすさのためにバ
イアスを適当に調節して表示してある。図１１（ｃ）の
ピーク２，３の信号の大きさが図１１（ａ）のそれに比
べて小さくなっているのは、純水の屈折率が空気のそれ
に比べ、よりガラスの屈折率に近いので、界面での反射
率が低くなっているためである。また、条件Ａでは、イ
ンターフェログラムの局在位置が変わっていないのに対
して、条件Ｂでは、ずれていることがわかる。このこと
は、空隙の中が空気のときには、試料を移動することに
より空隙の前の界面から後の界面にフォーカス位置を変
えても、空隙の分だけ対物レンズと試料の間隔が狭くな
るので、光路長は自体は変わらないことから説明でき
る。
【００４０】次に、図１２（ａ）に示すような自作した
試料１５を用いて測定を行った。試料１５はカバーガラ
ス３３，３４（松浪硝子工業、厚さ０．１４５±０．０
１５、屈折率１．５２３（λ＝５８８））を積み重ねて
作った。ガラス３３，３４と空気が交互になっており、
全体で１３層構造を成している。この試料１５の測定結
果を図１２（ｂ），（ｃ）に示す。図１２（ｂ）は共焦
点信号、図１２（ｃ）はインターフェログラムである。
また、図１２中の番号の付け方は、液層セルの場合と同
じである。図１２（ｃ）ではバイアスを調節して表示し
てある。図１２中の信号において、番号が大きくなるに
つれてピーク値が小さくなっている。これは、試料１５
の奥の層にフォーカスさせるにつれて、光が通過する途
中の層での吸収および界面での反射により、検出される
信号が弱くなっていくためである。また、奥の層に対応
するインターフェログラムが歪んでいるのは、手前の層
による色散のためである。さらに、空気の層の両界面に
対応するインターフェログラムの局在位置が変わらない
理由は液晶セルの場合と同じである。
試料１５を用いて測定を行った。試料１５はカバーガラ
ス３３，３４（松浪硝子工業、厚さ０．１４５±０．０
１５、屈折率１．５２３（λ＝５８８））を積み重ねて
作った。ガラス３３，３４と空気が交互になっており、
全体で１３層構造を成している。この試料１５の測定結
果を図１２（ｂ），（ｃ）に示す。図１２（ｂ）は共焦
点信号、図１２（ｃ）はインターフェログラムである。
また、図１２中の番号の付け方は、液層セルの場合と同
じである。図１２（ｃ）ではバイアスを調節して表示し
てある。図１２中の信号において、番号が大きくなるに
つれてピーク値が小さくなっている。これは、試料１５
の奥の層にフォーカスさせるにつれて、光が通過する途
中の層での吸収および界面での反射により、検出される
信号が弱くなっていくためである。また、奥の層に対応
するインターフェログラムが歪んでいるのは、手前の層
による色散のためである。さらに、空気の層の両界面に
対応するインターフェログラムの局在位置が変わらない
理由は液晶セルの場合と同じである。
【００４１】最後に、それぞれの試料１５による結果か
ら、ピーク間隔、および干渉縞の局在位置間隔から
（６），（７）式を使って、幾何学的厚さと屈折率を求
めたものを表１にまとめる。また、他の試料１５の結果
とマイクロメータによる厚さの測定値、およびカタログ
の値も同時に載せる。これによると１ｍｍ以上の試料で
は、１％以下で一致している。試料１５が薄くなると、
相対的な精度が悪くなっていく。これは、等光路長位置
の推定誤差が、最終的な厚さ・屈折率等の誤差にもっと
も効いてくると考えられる。
ら、ピーク間隔、および干渉縞の局在位置間隔から
（６），（７）式を使って、幾何学的厚さと屈折率を求
めたものを表１にまとめる。また、他の試料１５の結果
とマイクロメータによる厚さの測定値、およびカタログ
の値も同時に載せる。これによると１ｍｍ以上の試料で
は、１％以下で一致している。試料１５が薄くなると、
相対的な精度が悪くなっていく。これは、等光路長位置
の推定誤差が、最終的な厚さ・屈折率等の誤差にもっと
も効いてくると考えられる。
【００４２】
【表１】
なお、本発明において、積層構造体からなる試料１５と
して、各層の一方の界面と他方の界面が非平行でかつ全
域にわたって厚さが均一でないもの、例えば玉ねぎのよ
うなものを用いても、精度良く層厚および屈折率を測定
することができた。
して、各層の一方の界面と他方の界面が非平行でかつ全
域にわたって厚さが均一でないもの、例えば玉ねぎのよ
うなものを用いても、精度良く層厚および屈折率を測定
することができた。
【００４３】また、試料１５を構成する各層としては、
用いる点光源の波長域において透明であればよいので、
ガラスの他にプラスチック、ビニル等を用いてもよい。
用いる点光源の波長域において透明であればよいので、
ガラスの他にプラスチック、ビニル等を用いてもよい。
【００４４】また、点光源１１として、近赤外域のレー
ザーダイオードを用いれば、試料として半導体などにも
適用可能である。
ザーダイオードを用いれば、試料として半導体などにも
適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、積層構
造体および参照鏡を、等ｍ層の両界面に関する各々第１
合焦点位置および第１参照鏡位置から第２合焦点位置お
よび第２参照鏡位置まで移動させ、この際の積層構造体
および参照鏡の変位量に基いて第ｍ層の層厚および屈折
率を測定する。このように、積層構造体の任意のｍ層の
層厚および屈折率を容易かつ確実に測定することができ
る。
造体および参照鏡を、等ｍ層の両界面に関する各々第１
合焦点位置および第１参照鏡位置から第２合焦点位置お
よび第２参照鏡位置まで移動させ、この際の積層構造体
および参照鏡の変位量に基いて第ｍ層の層厚および屈折
率を測定する。このように、積層構造体の任意のｍ層の
層厚および屈折率を容易かつ確実に測定することができ
る。
【図１】本発明による積層構造体の層厚および屈折率の
測定装置の概略図。
測定装置の概略図。
【図２】層厚および屈折率の測定方法を示す図。
【図３】対物レンズと試料とを相対的に変位させた場合
の光路を示す図。
の光路を示す図。
【図４】点光源のスペクトルを示す図。
【図５】点光源の注入電流と中心波長およびスペクトル
幅との関係を示す図。
幅との関係を示す図。
【図６】マイケルソン干渉計を示す図。
【図７】図６に示すマイケルソン干渉計の検出器出力と
コヒーレンス長を示す図。
コヒーレンス長を示す図。
【図８】本発明による層厚および屈折率の測定装置の具
体例を示す図。
体例を示す図。
【図９】試料および参照鏡を変位させた場合の検出器出
力を示す図。
力を示す図。
【図１０】試料の具体例を示す図。
【図１１】図１０に示す試料を用いた際の検出器出力を
示す図。
示す図。
【図１２】他の試料の具体例と、その際の検出器出力を
示す図。
示す図。
【符号の説明】
１０ 測定装置
１１ 点光源
１２ コリメータレンズ
１３ ビームスプリッター
１４ 対物レンズ
１５ 試料
１６ 参照鏡
１７ 集光レンズ
１８ 検出器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 21/00 - 21/01
G01N 21/17 - 21/61
G01B 11/00 - 11/30
G01B 9/00 - 9/10
ＰＡＴＯＬＩＳ
Claims (3)
- 【請求項１】積層構造体に対して光を投光する点光源
と、 点光源と積層構造体との間に順次配置されたビームスプ
リッターおよび対物レンズと、 点光源と積層構造体とを結ぶ直線と交差するとともにビ
ームスプリッターを通る直線上において、ビームスプリ
ッターの一側に配置された参照鏡と、ビームスプリッタ
ーの他側に配置された検出器とを備え、 積層構造体および参照鏡は各々可動となっており、ビー
ムスプリッターと参照鏡との間に開閉自在のシャッター
を設け、ビームスプリッターと検出器との間に、集光レ
ンズと、この集光レンズによる集光位置に配置されたピ
ンホールとを設け、 シャッターを閉とした際検出器から得られる共焦点信号
と、シャッターを開とした際検出器から得られる干渉信
号に基づいて、積層構造体の第ｍ層の一方の界面が対物
レンズの第１合焦点位置にきたことを検出しこの第１合
焦点位置にきたときの干渉信号が最大となる場合と、他
方の界面が対物レンズの第２合焦点位置にきたことを検
出しこの第２合焦点位置にきたときの干渉信号が最大と
なる場合における、積層構造体の変位量と参照鏡の変位
量により第ｍ層の層厚および屈折率を測定する演算手段
を設けたことを特徴とする積層構造体の層厚および屈折
率の測定装置。 - 【請求項２】積層構造体に対して光を投光する点光源
と、点光源と積層構造体との間に順次配置されたビーム
スプリッターおよび対物レンズと、点光源と積層構造体
とを結ぶ直線と交差するとともにビームスプリッターを
通る直線上において、ビームスプリッターの一側に配置
された参照鏡と、ビームスプリッターの他側に配置され
た検出器とからなり、積層構造体および参照鏡を可動さ
せ、ビームスプリッターと参照鏡との間に開閉自在のシ
ャッターを設け、ビームスプリッターと検出器との間
に、集光レンズと、この集光レンズによる集光位置に配
置されたピンホールとを設けた、測定装置を用いた積層
構造体の層厚および屈折率の測定方法において、 点光源からビームスプリッターおよび対物レンズを介し
て積層構造体に光を投入した際、シャッターを閉とし積
層構造体からビームスプリッターを介して集光レンズお
よびピンホールを通って検出器へ入力される反射光から
得られる共焦点信号と、シャッターを開としこの反射光
とビームスプリッターから参照鏡を経て集光レンズおよ
びピンホールを通って検出器へ入力される参照光から得
られる干渉信号に基づいて、共焦点信号により積層構造
体の第ｍ層の一方の界面を対物レンズの第１合焦点位置
までもってくるとともに、干渉信号が最大となるよう参
照鏡を第１参照鏡位置に配置する工程と、 検出器へ入力されるシャッターを閉とした際の共焦点信
号とシャッターを開とした際の干渉信号とに基づいて、
共焦点信号により積層構造体の第ｍ層の他方の界面を対
物レンズの第２合焦点位置までもってくるとともに、干
渉信号が最大となるよう参照鏡を第２参照鏡位置に配置
する工程と、 第１合焦点位置と第２合焦点位置との間の積層構造体の
変位量と、第１参照鏡位置と第２参照鏡位置との間の参
照鏡の変位量に基づいて、第ｍ層の層厚および屈折率を
測定する工程と、 を備えたことを特徴とする積層構造体の層厚および屈折
率の測定方法。 - 【請求項３】積層構造体は、多数の層からなり、少なく
とも一層の一方の界面と他方の界面は非平行となってお
り、その厚さは全域にわたって変化していることを特徴
する請求項２記載の積層構造体の層厚および屈折率の測
定方法。
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