JPS59120928A - 測光型偏光解析装置 - Google Patents
測光型偏光解析装置Info
- Publication number
- JPS59120928A JPS59120928A JP22731882A JP22731882A JPS59120928A JP S59120928 A JPS59120928 A JP S59120928A JP 22731882 A JP22731882 A JP 22731882A JP 22731882 A JP22731882 A JP 22731882A JP S59120928 A JPS59120928 A JP S59120928A
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- Japan
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- analyzer
- azimuth
- polarized light
- plate
- sample
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N21/211—Ellipsometry
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (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
【発明の詳細な説明】
この発明は測光型偏光解析装置に関するものである。
周知のように、偏光解析は反射面の振幅反射係数比IR
,l / IR,lと位相差Δを測定し、これから反射
面の性質を求めることにある。一般に電媒質の面に直線
偏光を入射すると、反射光も直線偏光となる。入射面に
対して45°傾いた方向に振動する直線偏光を入射させ
ると、反射光のp成分(入射面内の偏光成分)とS成分
(入射面に垂直な偏光成分)との振幅の比はフレネルの
振幅反射係数の比rl)/rSに等しい。p成分とS成
分の位相差Δは直線偏光であるからOo、180°以外
の値は取り得ない。ところで電媒質の表面に内部と異な
る層が存在すると、反射光は直線偏光とならず楕円偏光
となる。従って0°、180°以外の位相差をもつこと
になる。この反射桁円偏光を測定すれば表面層の性質す
なわち厚さや屈折率を知ることができる。
,l / IR,lと位相差Δを測定し、これから反射
面の性質を求めることにある。一般に電媒質の面に直線
偏光を入射すると、反射光も直線偏光となる。入射面に
対して45°傾いた方向に振動する直線偏光を入射させ
ると、反射光のp成分(入射面内の偏光成分)とS成分
(入射面に垂直な偏光成分)との振幅の比はフレネルの
振幅反射係数の比rl)/rSに等しい。p成分とS成
分の位相差Δは直線偏光であるからOo、180°以外
の値は取り得ない。ところで電媒質の表面に内部と異な
る層が存在すると、反射光は直線偏光とならず楕円偏光
となる。従って0°、180°以外の位相差をもつこと
になる。この反射桁円偏光を測定すれば表面層の性質す
なわち厚さや屈折率を知ることができる。
例えば固体表面上に一層の薄膜が形成されている場合を
考えてみると、第1図に示すように基体の屈折率をn9
、薄膜の屈折率をn、膜厚をdとし、真空中より単色平
行光線が入射角ψで試料に入射したとすると、p方向(
入射光線と法線を含む面に平行な方向)およびS方向(
同じ面に垂直な方向)の複素反射率R1、Rsはそれぞ
れで表わされる。
考えてみると、第1図に示すように基体の屈折率をn9
、薄膜の屈折率をn、膜厚をdとし、真空中より単色平
行光線が入射角ψで試料に入射したとすると、p方向(
入射光線と法線を含む面に平行な方向)およびS方向(
同じ面に垂直な方向)の複素反射率R1、Rsはそれぞ
れで表わされる。
但し、
であり、ここでλは入射光の波長、ψ、は薄膜内の屈折
角、ψ2は基体内の屈折角、i−Fである。
角、ψ2は基体内の屈折角、i−Fである。
入射光と反射光の間の偏光状態の変化を決めるのは上述
のようにRとRとの比であり、これはp s で表わされ、パラメータψ、Δは表面の光学定数や膜厚
と一定の関係が成り立ち、薄膜の膜厚dと屈折率nのみ
が未知のときはn、dの関数となる。
のようにRとRとの比であり、これはp s で表わされ、パラメータψ、Δは表面の光学定数や膜厚
と一定の関係が成り立ち、薄膜の膜厚dと屈折率nのみ
が未知のときはn、dの関数となる。
従って式(1)〜(4)から、パラメータψ、Δは、で
表わされる。
表わされる。
偏光解析法で決められるのは上述のように入射光と反射
光との間の偏光状態の変化を表わす、oラメ−タナ、Δ
すなわち振幅反射係数比および位相差であり、式(5)
を逆に解けば薄膜の膜厚dと屈折率nを求めることがで
きる。
光との間の偏光状態の変化を表わす、oラメ−タナ、Δ
すなわち振幅反射係数比および位相差であり、式(5)
を逆に解けば薄膜の膜厚dと屈折率nを求めることがで
きる。
ところで偏光部変調測光型偏光解析装置には偏光子を回
転する方法および偏光子の後に電磁気的変調器を設けて
変調する方法がある。この変調される偏光角をpとする
と反射偏光が検光子を通り受光器に達する光度I(P)
は一般に I(P)””In(1+a−cos2P−1−b−si
n2P ) (6)で表わすことができ、P
について0°〜560゜の間の何点かの角度における光
度I(P)を測定し、それらの角度PKついてフーリエ
変換すれば上記式の係数a、bを求めることができる。
転する方法および偏光子の後に電磁気的変調器を設けて
変調する方法がある。この変調される偏光角をpとする
と反射偏光が検光子を通り受光器に達する光度I(P)
は一般に I(P)””In(1+a−cos2P−1−b−si
n2P ) (6)で表わすことができ、P
について0°〜560゜の間の何点かの角度における光
度I(P)を測定し、それらの角度PKついてフーリエ
変換すれば上記式の係数a、bを求めることができる。
従来の回転偏光子測光型偏光解析装置では、第2図に示
すように偏光部は光源1と(2)光子2とから構成され
ており、検光子4の方位角は試料60入射面(入射光線
と試料に対する法線を含む面、)に対し45°に設定さ
れる。また第2図において5は受光器である。この状態
でけψ、Δは式(6)から得られるaI、’)Iから関
係式 で求めることができる(第4図(A))。ところがの誤
差に対応したΔの誤差が特に大きくなる。オた一組のa
l、blに対して必ず二つの解Δ1、Δ2が求まるが、
0°、180°の近傍にあるときはΔ1とΔ2は近い値
をとるためどちらが正しいΔの値であるかの判定は困難
である。
すように偏光部は光源1と(2)光子2とから構成され
ており、検光子4の方位角は試料60入射面(入射光線
と試料に対する法線を含む面、)に対し45°に設定さ
れる。また第2図において5は受光器である。この状態
でけψ、Δは式(6)から得られるaI、’)Iから関
係式 で求めることができる(第4図(A))。ところがの誤
差に対応したΔの誤差が特に大きくなる。オた一組のa
l、blに対して必ず二つの解Δ1、Δ2が求まるが、
0°、180°の近傍にあるときはΔ1とΔ2は近い値
をとるためどちらが正しいΔの値であるかの判定は困難
である。
そこでこのような場合従来の方法では第6図に示すよう
に検光子4と試料ろとの間にさらに174波長板6を進
相軸を90°方位に向けて挿入し、同じようにフーリエ
変換係数32、b、を求める。このときa2、b2とΔ
との関係は す。
に検光子4と試料ろとの間にさらに174波長板6を進
相軸を90°方位に向けて挿入し、同じようにフーリエ
変換係数32、b、を求める。このときa2、b2とΔ
との関係は す。
で表わされる(第4図(B))。このようにして求めた
ΔはΔ==0’、180°の近傍では逆に9 またΔ1、Δ、のうちのどちらが正しい値であるかを判
定することができる。しかしはじめから1/4波長板6
を90°方位に向けて挿入しておいてもΔ=90°、2
70°のときの測定が困難となる。
ΔはΔ==0’、180°の近傍では逆に9 またΔ1、Δ、のうちのどちらが正しい値であるかを判
定することができる。しかしはじめから1/4波長板6
を90°方位に向けて挿入しておいてもΔ=90°、2
70°のときの測定が困難となる。
すなわち第4図のa、bの値からΔを求める曲線かられ
かるように(A)の曲線の場合も(B)の曲り て測定した方が誤差が少なく、測定も一度ですむ。
かるように(A)の曲線の場合も(B)の曲り て測定した方が誤差が少なく、測定も一度ですむ。
しかしa、bの値やΔの値は測定してはじめてわかる数
値であり、(A)J (B)どちらの方法が良いかは
予じめわからない。そこで従来は通常、検光す るΔ=0’、180’に近くなった場合のみ1/4近づ
け、(B)の曲線からΔを求め直すようにしている。
値であり、(A)J (B)どちらの方法が良いかは
予じめわからない。そこで従来は通常、検光す るΔ=0’、180’に近くなった場合のみ1/4近づ
け、(B)の曲線からΔを求め直すようにしている。
一定の膜厚d。および一定の屈折率n。を有する薄膜を
定常的に形成できるようにした薄膜形成装置において、
形成された膜は装置の種々の条件の時間的な変動がある
ため、膜厚d、屈折率nについてはある範囲のばらつき
をもっていると考えられる。仁の範囲の幅をそれぞれε
6、ε。とすると、d。
定常的に形成できるようにした薄膜形成装置において、
形成された膜は装置の種々の条件の時間的な変動がある
ため、膜厚d、屈折率nについてはある範囲のばらつき
をもっていると考えられる。仁の範囲の幅をそれぞれε
6、ε。とすると、d。
nけ基準となる値do、noの近傍の値を取り、となる
。このような膜の形成された試料を偏光解析装置を用い
て測定する場合求まるψ、Δは予じめ式(5)の関係す
なわち式fil〜(4)にn、dを代入することによっ
て予想がつく。その基準値をψ。、Δo1範囲の幅をε
ψ、εΔとすると、 で表わされる。従って、予じめΔの値の範囲がわかって
いれば、従来の測定法でもその範囲が第4図(A)また
は(B)の曲線の山と谷のできる限り中間に収まるよう
に検光子4だけか或いは1/4波長板6を挿入するかの
いずれかの測定法を予じめ選択しておけば、1回限りの
測定で済ませることができる。
。このような膜の形成された試料を偏光解析装置を用い
て測定する場合求まるψ、Δは予じめ式(5)の関係す
なわち式fil〜(4)にn、dを代入することによっ
て予想がつく。その基準値をψ。、Δo1範囲の幅をε
ψ、εΔとすると、 で表わされる。従って、予じめΔの値の範囲がわかって
いれば、従来の測定法でもその範囲が第4図(A)また
は(B)の曲線の山と谷のできる限り中間に収まるよう
に検光子4だけか或いは1/4波長板6を挿入するかの
いずれかの測定法を予じめ選択しておけば、1回限りの
測定で済ませることができる。
しかし、従来の測定法ではa、bからΔへ変換するため
の式が式(7ンまたFi+81、曲線が第4図(A)ま
たは(B)の2通りに限られており、必ずしも最適の条
件で測定されるとけ限らない。またεΔ が大きい場合
、Δの範囲が第4図(、A)または(B)の曲線の山や
谷を越えて範囲内でΔが二つ求まる可能性があり、この
場合は二度測定を行なわなければならない。なお検光子
を45°からpoに変えても式(力または(8)のΔに
関する関係式は変わらない。
の式が式(7ンまたFi+81、曲線が第4図(A)ま
たは(B)の2通りに限られており、必ずしも最適の条
件で測定されるとけ限らない。またεΔ が大きい場合
、Δの範囲が第4図(、A)または(B)の曲線の山や
谷を越えて範囲内でΔが二つ求まる可能性があり、この
場合は二度測定を行なわなければならない。なお検光子
を45°からpoに変えても式(力または(8)のΔに
関する関係式は変わらない。
この発明の目的は、従来装置に比べて測定操作を簡略化
できるだけでなく高い測定着度を得ることのできる測光
型偏光解析装置を提供することにある。
できるだけでなく高い測定着度を得ることのできる測光
型偏光解析装置を提供することにある。
この目的のため、この発明によれば光源、偏光波長板が
、進相軸が45°方位となるように固定配置される。
、進相軸が45°方位となるように固定配置される。
この発明による装置は特に自動化ラインにおいて薄膜の
膜厚、膜質検査等に有利に用いられる。
膜厚、膜質検査等に有利に用いられる。
すなわち、連続的に等厚、等質の薄膜を形成するライン
において膜厚、膜質検査を行なう場合、薄1漠の1嘆厚
および屈折率は所定の膜厚dOs屈折率nQの近傍にあ
る誤差の範囲内でばらついている。このような場合、膜
厚dOb屈折率n。に対応する偏光解析パラメータΔ。
において膜厚、膜質検査を行なう場合、薄1漠の1嘆厚
および屈折率は所定の膜厚dOs屈折率nQの近傍にあ
る誤差の範囲内でばらついている。このような場合、膜
厚dOb屈折率n。に対応する偏光解析パラメータΔ。
を予じめ計算しておき、検光子の方位角を−Δ3./2
または−(Δ。−360°)/2におけばΔ。の近傍で
Δに関する の曲線の傾斜が犬F丁7 きく、精確な測定ができ、また1回の測定だけで膜厚、
屈折率を決定できるΔの範囲を広げることができる。
または−(Δ。−360°)/2におけばΔ。の近傍で
Δに関する の曲線の傾斜が犬F丁7 きく、精確な測定ができ、また1回の測定だけで膜厚、
屈折率を決定できるΔの範囲を広げることができる。
以下この発明を添付図面を参照してさらに説明する。
第5図にはこの発明による装置の構成を概略的に示し、
第1、第2図に示すものに対応した要素は同じ符号で示
す。すなわち1は光源、2は偏光子、3は試料、4は検
光子、5は受光器である。
第1、第2図に示すものに対応した要素は同じ符号で示
す。すなわち1は光源、2は偏光子、3は試料、4は検
光子、5は受光器である。
検光子4と試料5との間には進相軸が45°方位になる
ように1/4波長板6が固定されている。
ように1/4波長板6が固定されている。
今、検光子4の方位角をAoとし、1/4波長板6の進
相軸を45°方位に向けて設定した場合、偏光子2を回
転棟たけ変調して得られる光量変化のフーリエ変換係数
a1、b3は偏光解析パラメータψ、Δとの間に関係式
、 が族9立ち、Δは検光子2の方位角Aに依存する。
相軸を45°方位に向けて設定した場合、偏光子2を回
転棟たけ変調して得られる光量変化のフーリエ変換係数
a1、b3は偏光解析パラメータψ、Δとの間に関係式
、 が族9立ち、Δは検光子2の方位角Aに依存する。
そこでΔがΔ。−εΔ〜Δ。+εΔ の範囲にあること
がわり。
がわり。
うに検光子4の方位角Aを一ΔO/2または−(Δo
360°)/2に予じめ設定しておけば、I)3 sin(Δ−Δ。) −−a’a −7 となり、上述のように範囲内で全体的にΔの誤差がより
小さくなる。またεΔが90°を越えなければΔについ
て求まるのはこの範囲内で一つだけであり、1回の測定
だけで済すことができ、従来の方法に較べεΔについて
より大きい値の範囲まで二度測定する必要はなくなる。
360°)/2に予じめ設定しておけば、I)3 sin(Δ−Δ。) −−a’a −7 となり、上述のように範囲内で全体的にΔの誤差がより
小さくなる。またεΔが90°を越えなければΔについ
て求まるのはこの範囲内で一つだけであり、1回の測定
だけで済すことができ、従来の方法に較べεΔについて
より大きい値の範囲まで二度測定する必要はなくなる。
この状態を第6図に示す。
また偏光子と試料との間に1/4波長板を45゜方位に
固定設置し、偏光子を適当な方位角に置き、検光部側を
変何する測定型偏光解析装置と比較すると、検光部側は
1/4波長板、検光子および受光器だけで構成され、変
調器や回転機構を必要としないため極めて簡単かつ小型
となり、プロセス装置へ組み込む場合、プロセス装置内
へそのまま設置することも可能である。
固定設置し、偏光子を適当な方位角に置き、検光部側を
変何する測定型偏光解析装置と比較すると、検光部側は
1/4波長板、検光子および受光器だけで構成され、変
調器や回転機構を必要としないため極めて簡単かつ小型
となり、プロセス装置へ組み込む場合、プロセス装置内
へそのまま設置することも可能である。
以上説明してきたように、この発明による測光型偏光解
析装置では検光子と試料との間に1/4波長板を進相軸
が45°方位になるように設けたことにより従来の方法
より精確に測定を行なうことがてきるだけでなく、測定
操作も簡略化できる等の効果が得られ、また検光部41
11とプロセス装置へ組み込んで使用することも容易と
なる。
析装置では検光子と試料との間に1/4波長板を進相軸
が45°方位になるように設けたことにより従来の方法
より精確に測定を行なうことがてきるだけでなく、測定
操作も簡略化できる等の効果が得られ、また検光部41
11とプロセス装置へ組み込んで使用することも容易と
なる。
第1図は単層膜による光の干渉を示す図、第2.3図は
従来の測光型偏光解析装置を示す概略図、第4図は第2
.6図に示す装置による・ξラメータの変化を示す図、
第5図はこの発明による装置の概略図、第6図は第5図
の装置の場合の第4図と同様な図である。 図中、1:光源、2°偏光子、5°試料、4゜検光子、
5:受光器、6°1/4波長板(方位角45″)。 第5図 尾6図 手続補正書(自発) 昭和58年1月27日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和57 年特許願第227318号2発明の名称 測光型偏光解析装飲 3、補正をする者 事イ′4との関係 特:;′1出願人住 所
神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地物産ビル別館 電
話(591) 02615、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の鶴および図面6袖正の内容 O)明π1(1■第9頁第13行中の1−PoJを「A
o」と袖止し外す。 (2)添付1メ1面中第6図を別紙の7111り補正し
ます。
従来の測光型偏光解析装置を示す概略図、第4図は第2
.6図に示す装置による・ξラメータの変化を示す図、
第5図はこの発明による装置の概略図、第6図は第5図
の装置の場合の第4図と同様な図である。 図中、1:光源、2°偏光子、5°試料、4゜検光子、
5:受光器、6°1/4波長板(方位角45″)。 第5図 尾6図 手続補正書(自発) 昭和58年1月27日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和57 年特許願第227318号2発明の名称 測光型偏光解析装飲 3、補正をする者 事イ′4との関係 特:;′1出願人住 所
神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地物産ビル別館 電
話(591) 02615、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の鶴および図面6袖正の内容 O)明π1(1■第9頁第13行中の1−PoJを「A
o」と袖止し外す。 (2)添付1メ1面中第6図を別紙の7111り補正し
ます。
Claims (1)
- 光源、偏光子、検光子および受光器を有し、変調された
偏光を試料に入射し、反射偏光を検光子側で測定するよ
うにした測光型偏光解析装置において、検光子と試料と
の間に1波長板を進相軸が45°の方位角となるように
固定配置し、1だ検光子を適当な方位角に設定したこと
を特徴とする測光型偏光解析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22731882A JPS59120928A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 測光型偏光解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22731882A JPS59120928A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 測光型偏光解析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59120928A true JPS59120928A (ja) | 1984-07-12 |
JPS6250769B2 JPS6250769B2 (ja) | 1987-10-27 |
Family
ID=16858919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22731882A Granted JPS59120928A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 測光型偏光解析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59120928A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63135844A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Ricoh Co Ltd | 屈折率測定方法 |
KR100957722B1 (ko) | 2005-12-27 | 2010-05-12 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | 기판 결함 검출 방법 및 장치 |
-
1982
- 1982-12-28 JP JP22731882A patent/JPS59120928A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63135844A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Ricoh Co Ltd | 屈折率測定方法 |
KR100957722B1 (ko) | 2005-12-27 | 2010-05-12 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | 기판 결함 검출 방법 및 장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6250769B2 (ja) | 1987-10-27 |
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