KR101280335B1 - Method and apparatus for measuring optical aeolotropic parameter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학적 이방성 박막의 광학축의 방향과 크기 및 두께를 고속, 고정밀도로 측정하고, 아울러 이차원 수광 소자에 의한 분포 측정을 가능하게 하는 방법과 장치를 제공한다. The present invention provides a method and apparatus for measuring the direction, size, and thickness of an optical axis of an optically anisotropic thin film at high speed and with high accuracy, and for enabling distribution measurement by a two-dimensional light receiving element.
측정점(M)에 세워진 법선(Z)을 중심으로 하여 소정 각도 간격으로 설정된 복수의 입사 방향으로부터 P 편광의 단색광을 소정의 입사 각도로 조사시키고, 그 반사광에 포함되는 S 편광의 반사광 강도를 입사 방향에 따라 검출하고, 반사광 강도의 극소값을 나타내는 입사 방향 중 최대 피크로 되는 두 개의 극대값(Λ1, Λ2)에 끼워진 극소값(V1)이 측정된 입사 방향(ν1)에 기초하여 측정점(M)에서의 광학축(OX)의 방위각 방향(ΦA)을 결정하고, 최대 피크로 되는 극대값(Λ1)과 이에 인접하는 중간 피크로 되는 극대값(Λ3)에 끼워진 극소값(V3)이 측정된 입사 방향에 기초하여 극각 방향(θ)을 결정하도록 하였다. The monochromatic light of P-polarized light is irradiated at a predetermined incidence angle from a plurality of incidence directions set at predetermined angular intervals centered on the normal line Z standing at the measuring point M, and the reflected light intensity of the S-polarized light included in the reflected light is incident direction Is detected according to the measured incidence direction ν 1 based on the incident value ν 1 , which is detected according to the minimum value V 1 sandwiched between two local maximum values Λ 1 and Λ 2 , which become maximum peaks among the incident directions representing the minimum values of the reflected light intensity. The azimuth direction (Φ A ) of the optical axis OX in the s) is determined, and the minimum value V 3 embedded in the maximum value Λ 1 as the maximum peak and the maximum value Λ 3 as the intermediate peak adjacent thereto is measured. The polar angle direction θ was determined based on the incident direction.
극각, 방위각, 극대값, 극소값, 피크, 이방성, 파라미터, 광학, 박막, 편광, 법선, 발광 광학계, 수광 광학계 Polar angle, azimuth angle, local maximum, local minimum, peak, anisotropy, parameter, optical, thin film, polarized light, normal, light emitting optical system, light receiving optical system
Description
도 1은 본 발명에 따른 광학적 이방성 파라미터 측정 장치의 일례를 나타낸 설명도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows an example of the optically anisotropic parameter measuring apparatus which concerns on this invention.
도 2는 광학축의 방위각 방향 및 극각 방향의 관계를 나타낸 개념도. 2 is a conceptual diagram showing the relationship between the azimuth direction and the polar angle direction of the optical axis.
도 3은 그 측정 결과를 나타낸 그래프. 3 is a graph showing the measurement results.
도 4는 다른 광학적 이방성 파라미터 측정 장치를 나타낸 설명도. 4 is an explanatory diagram showing another optically anisotropic parameter measuring apparatus.
도 5는 박막 시료의 회전에 따른 각 측정점의 위치 추이를 나타낸 설명도. 5 is an explanatory diagram showing the positional transition of each measuring point according to the rotation of the thin film sample.
도 6는 극각 방향 분포를 나타낸 설명도. 6 is an explanatory diagram showing a polar angle distribution.
도 7은 또 다른 광학적 이방성 파라미터 측정 장치를 나타낸 설명도. 7 is an explanatory diagram showing still another optically anisotropic parameter measuring apparatus.
도 8은 그 측정 결과를 나타낸 그래프. 8 is a graph showing the measurement results.
도 9는 그 측정 결과를 나타낸 그래프. 9 is a graph showing the measurement results.
[부호의 설명] [Description of Symbols]
1, 31, 41 : 광학적 이방성 파라미터 측정 장치 1, 31, 41: optically anisotropic parameter measuring device
2 : 스테이지 3 : 박막 시료2: stage 3: thin film sample
OX : 광학축 ΦA : 방위각 방향OX: optical axis Φ A : azimuth direction
θ : 극각 방향 M : 측정점θ: polar angle M: measuring point
Z : 법선 4 : 발광 광학계 Z: normal 4: luminescence optical system
5 : 수광 광학계 6 : 연산 처리 장치5: light receiving optical system 6: arithmetic processing unit
본 발명은 박막 시료의 광학축의 이방성을 측정하는 광학적 이방성 파라미터 측정 방법 및 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 액정 배향막의 검사 등에 사용하기에 적합하다. This invention relates to the optical anisotropy parameter measuring method and measuring apparatus which measure the anisotropy of the optical axis of a thin film sample, and is especially suitable for using for the inspection of a liquid crystal aligning film, etc.
액정 디스플레이는 표면에 투명 전극 및 배향막을 적층한 뒷쪽 유리 기판과, 표면에 칼라 필터, 투명 전극 및 배향막을 적층 형성한 앞쪽 유리 기판이 스페이서를 사이에 두고 배향막끼리를 서로 마주보게 하고, 그 배향막 사이에 액정을 봉입한 상태에서 밀봉됨과 동시에, 그 앞뒤 양측에 편광 필터가 적층된 구조로 되어 있다. A liquid crystal display has a rear glass substrate laminated with a transparent electrode and an alignment film on the surface, and a front glass substrate laminated with a color filter, transparent electrode and an alignment film formed on the surface so that the alignment films face each other with spacers therebetween, and between the alignment films. It is sealed in the state which enclosed the liquid crystal, and the polarizing filter was laminated | stacked on both sides before and behind.
여기서, 액정 디스플레이가 정상적으로 동작하기 위해서는 액정 분자가 균일하게 동일 방향으로 배열되어 있을 필요가 있으며, 배향막이 액정 분자의 방향성을 결정한다. Here, in order for the liquid crystal display to operate normally, the liquid crystal molecules need to be uniformly arranged in the same direction, and the alignment film determines the orientation of the liquid crystal molecules.
이 배향막이 액정 분자를 정렬시킬 수 있는 것은 일축성 광학적 이방성을 가 지고 있기 때문이며, 배향막이 그 전면(entire surface)에 걸쳐 균일한 일축성 광학적 이방성을 가지고 있으면 액정 디스플레이에 결함을 발생하기가 어렵고, 광학적 이방성이 불균일한 부분이 존재하면 액정 분자의 방향이 흐트러지기 때문에 액정 디스플레이가 불량품이 된다. This alignment film can align the liquid crystal molecules because it has uniaxial optical anisotropy, and if the alignment film has uniform uniaxial optical anisotropy over its entire surface, it is difficult to cause defects in the liquid crystal display. The presence of non-uniform optical anisotropy disturbs the direction of the liquid crystal molecules, resulting in a defective liquid crystal display.
즉, 배향막의 품질은 그대로 액정 디스플레이의 품질에 영향을 미치며, 배향막에 결함이 있으면 액정 분자의 방향성이 흐트러지기 때문에 액정 디스플레이에도 결함을 발생시키게 된다. That is, the quality of the alignment film affects the quality of the liquid crystal display as it is. If the defect is in the alignment film, the orientation of the liquid crystal molecules is disturbed, which causes defects in the liquid crystal display.
따라서, 액정 디스플레이를 조립할 때 미리 배향막의 결함 여부를 검사하여 품질이 안정된 배향막만을 사용하도록 하면, 액정 디스플레이의 수율이 향상되고 생산 효율이 향상된다. Therefore, when assembling the liquid crystal display, if the alignment film is inspected for defects in advance and only the alignment film with stable quality is used, the yield of the liquid crystal display is improved and the production efficiency is improved.
이에 따라, 종래로부터 배향막에 대하여 이방성 파라미터로 되는 광학축의 방위각 방향, 극각 방향, 두께 등을 측정하고 그 배향막의 광학적 이방성을 평가함으로써 결함 여부를 검사하는 방법이 제안된 바 있다. Accordingly, a method of inspecting defects by conventionally measuring azimuth direction, polar angle direction, thickness, etc. of the optical axis serving as anisotropic parameters with respect to the alignment film and evaluating optical anisotropy of the alignment film has been proposed.
가장 일반적인 방법은 일립소미터(ellipsometer)를 사용하는 방법으로 상당히 정확하게 측정하는 것이 가능하지만, 하나의 측정점 당 측정 시간이 2분 정도로 길고, 하나의 배향막의 이방성을 평가할 때 100×100의 총 일 만 점을 측정하고자 하면 단순 계산으로 약 2주일이나 소요되므로, 생산 라인에 올려놓고 전수 검사를 행하는 것은 도저히 불가능하다. The most common method is to use an ellipsometer to measure fairly accurately, but the measurement time per measurement point is as long as 2 minutes, and when evaluating the anisotropy of one alignment layer, only a total work of 100 × 100 If the point is to be measured, it takes about two weeks by simple calculation, so it is impossible to carry out a full inspection on the production line.
이는 박막 시료의 측정점에 세워진 법선을 중심으로 하여 소정 각도 간격으로 설정된 복수의 입사 방향으로부터 상기 측정점에 대하여 P 편광 또는 S 편광의 단색광을 소정의 입사 각도로 조사시키고, 그 반사광에 포함되는 편광 성분 중 조사광의 편광 방향에 직교하는 편광 성분의 반사광 강도를 측정함으로써 입사 방향에 따른 반사광 강도 변화를 검출함으로써 광학적 이방성 박막의 파라미터로 되는 방위각 방향, 극각 방향 및 두께를 산출하고자 하는 것이다. This is irradiated monochromatic light of P-polarized light or S-polarized light with respect to the measuring point at a predetermined incident angle from a plurality of incidence directions set at predetermined angular intervals centered on the normal line established at the measuring point of the thin film sample, and among the polarization components included in the reflected light. By measuring the reflected light intensity of the polarization component orthogonal to the polarization direction of the irradiation light, the azimuth direction, polar angle direction and thickness serving as parameters of the optically anisotropic thin film are detected by detecting the change in the reflected light intensity according to the incident direction.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2001-272308호 공보 [Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-272308
그러나 이에 따르면, 광학적 이방성 박막의 파라미터를 구하려면 이 방법은 모든 방위에서 측정을 행할 필요가 있으므로 시간이 걸린다는 문제가 있다. However, according to this, in order to obtain the parameters of the optically anisotropic thin film, this method requires a measurement in all orientations, so there is a problem that it takes time.
또한 측정은 반사광 강도의 절대량을 필요로 하기 때문에, 수광 소자의 감도의 선형성, 다이내믹 레인지(dynamic range) 등의 외적 요인에 따른 영향에 의해 측정정밀도가 좌우되고, 오차가 커질 가능성이 높아 측정 정밀도의 향상이 어렵다는 문제가 있다. In addition, since the measurement requires an absolute amount of reflected light intensity, the measurement precision is influenced by external factors such as the linearity and dynamic range of the sensitivity of the light receiving element, and the error is likely to be large. There is a problem that improvement is difficult.
아울러, 비선형 최소 제곱법에 의해 주 유전율의 축의 방향과 크기, 막의 두께 및 규격화 상수의 6개 이상의 파라미터를 동시에 산출할 필요가 있기 때문에 극소값(local minimum)으로 수렴한 해를 산출하게 될 가능성이 있을뿐만 아니라, 계산에 방대한 시간을 필요로 한다는 문제가 있다. In addition, the nonlinear least-squares method needs to simultaneously calculate six or more parameters of the direction and magnitude of the main dielectric constant, the thickness of the film, and the standardization constant, which may lead to a solution that converges to a local minimum. In addition, there is a problem that a large amount of time is required for calculation.
따라서 본 발명은, 광학적 이방성 박막의 광학축의 방향과 경사를 고속, 고정밀도로 측정하고, 아울러 이차원 수광 소자에 의한 분포 측정을 가능하게 하는 방법과 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 하고 있다. Therefore, it is a technical subject of this invention to provide the method and apparatus which can measure the direction and inclination of the optical axis of an optically anisotropic thin film at high speed and high precision, and also enable distribution measurement by a two-dimensional light receiving element.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 박막 시료의 이방성 파라미터로 되는 광학축의 방위각 방향과 극각 방향을 측정하는 광학적 이방성 파라미터 측정 방법으로서, 박막 시료 상의 측정점에 세워진 법선을 중심으로 하여 소정 각도 간격으로 설정된 복수의 입사 방향으로부터 상기 측정점에 대하여 P 편광 또는 S 편광의 단색광을 소정의 입사 각도로 조사시키고, 그 반사광에 포함되는 편광 성분 중 조사광의 편광 방향에 직교하는 편광 성분의 반사광 강도를 입사 방향에 따라 검출하고, 상기 반사광 강도의 극소값을 나타내는 입사 방향 중 최대 피크로 되는 두 개의 극대값 사이에 낀 극소값 또는 중간 피크로 되는 두 개의 극대값 사이에 낀 극소값이 측정된 입사 방향에 기초하여 측정점에서의 광학축의 방위각 방향을 결정하고, 상기 반사광 강도가 최대 피크로 되는 극대값과 이에 인접하는 중간 피크로 되는 극대값 사이에 낀 극소값이 측정된 입사 방향 또는 최대 피크로 되는 극대값이 측정된 입사 방향에 기초하여 그 측정점에서의 광학축의 극각 방향을 결정하는 것을 특징으로 한다. In order to solve this problem, the present invention is an optical anisotropy parameter measuring method for measuring the azimuth direction and the polar direction of the optical axis as anisotropic parameters of a thin film sample, and is set at predetermined angular intervals centered on a normal line established at a measuring point on the thin film sample. The monochromatic light of P-polarized light or S-polarized light is irradiated with respect to the said measuring point from a some incidence direction, and the reflected light intensity of the polarization component orthogonal to the polarization direction of irradiation light among the polarization components contained in the reflected light according to the incident direction The azimuth angle of the optical axis at the point of measurement based on the incident direction of detection and based on the incident direction in which the minimum value interspersed between the two maximums at the maximum peak among the incident directions representing the minimum value of the reflected light intensity or the two maximums at the middle peak is measured Determine the direction, the reflected light The minimum value interposed between the maximum value at which the maximum peak becomes the maximum value and the maximum value being the intermediate peak adjacent thereto determines that the polar angle direction of the optical axis at the measuring point is determined based on the measured incidence direction or the maximum value maximum incident peak value is measured. It features.
(실시예)(Example)
본 발명은 광학적 이방성 박막의 광학축의 방향과 경사를 고속, 고정밀도로 측정한다는 목적을 달성하기 위하여, 박막 시료 상의 측정점에 세워진 법선을 중심으로 하여 소정 각도 간격으로 설정된 복수의 입사 방향으로부터 상기 측정점에 대하여 P 편광 또는 S 편광의 단색광을 소정의 입사 각도로 조사시키고, 그 반사광에 포함되는 편광 성분 중 조사광의 편광 방향에 직교하는 편광 성분의 반사광 강도를 입사 방향에 따라 검출하고, 상기 반사광 강도의 극소값을 나타내는 입사 방향 중 최대 피크로 되는 두 개의 극대값 사이에 낀 극소값이 측정된 입사 방향에 기초하여 측정점에서의 광학축의 방위각 방향을 결정하고, 상기 반사광 강도가 최대 피크로 되는 극대값과 이에 인접하는 중간 피크로 되는 극대값 사이에 낀 극소값이 측정된 입사 방향에 기초하여 그 측정점에서의 광학축의 극각 방향을 결정하도록 하였다. In order to achieve the object of measuring the direction and inclination of the optical axis of an optically anisotropic thin film at high speed and with high accuracy, the present invention relates to the measurement points from a plurality of incidence directions set at predetermined angular intervals centered on normals established at measurement points on a thin film sample. The monochromatic light of P polarization or S polarization is irradiated at a predetermined incident angle, and the reflected light intensity of the polarization component orthogonal to the polarization direction of the irradiation light among the polarization components included in the reflected light is detected along the incidence direction, and the minimum value of the reflected light intensity is detected. The minimum value interposed between two local maximum values among the maximum incident incidence directions is determined based on the measured incident direction to determine the azimuth direction of the optical axis at the measurement point, and the maximum value at which the reflected light intensity becomes the maximum peak and the intermediate peak adjacent thereto. The local minimum between the maximum local values On the basis of this, the polar angle direction of the optical axis at the measuring point was determined.
도 1은 본 발명에 따른 광학적 이방성 파라미터 측정 장치의 일례를 나타낸 설명도, 도 2는 반사광 강도의 최소값을 나타내는 입사 방향과 광학축의 방위각 방향 및 극각 방향의 관계를 나타낸 개념도, 도 3은 반사광 강도의 측정 결과를 나타낸 그래프, 도 4는 다른 광학적 이방성 파라미터 측정 장치를 나타낸 설명도, 도 5는 박막 시료의 회전에 따른 각 측정점의 위치 추이를 나타낸 설명도, 도 6은 경사각 분포의 측정 결과를 나타낸 설명도, 도 7은 또 다른 광학적 이방성 파라미터 측정 장치를 나타낸 설명도, 도 8 및 도 9는 그 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 1 is an explanatory diagram showing an example of an optical anisotropy parameter measuring apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram showing the relationship between the incident direction indicating the minimum value of the reflected light intensity and the azimuth direction and the polar angle direction of the optical axis, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing another optical anisotropy parameter measuring apparatus, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the positional transition of each measuring point according to the rotation of the thin film sample, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the measurement result of the inclination angle distribution. Fig. 7 is an explanatory diagram showing still another optically anisotropic parameter measuring apparatus, and Figs. 8 and 9 are graphs showing the measurement results.
<실시예 1> ≪ Example 1 >
도 1 및 도 2에 나타낸 광학적 이방성 파라미터 측정 장치(1)는 스테이지(2)에 탑재된 박막 시료(3)의 이방성 파라미터로 되는 광학축(OX)의 방위각 방향(ΦA)과 극각 방향(θ)을 측정하기 위한 것으로서, 박막 시료(3) 상의 측정점(M)에 세워진 법선(Z)을 중심으로 하여 소정 각도 간격으로 설정된 복수의 입사 방향으로부터 상기 측정점(M)에 대하여 P 편광 또는 S 편광의 단색광을 소정의 입사 각도로 조사 시키는 발광 광학계(4)와, 그 반사광에 포함되는 편광 성분 중 조사광의 편광 방향에 직교하는 편광 성분의 반사광 강도를 입사 방향에 따라 검출하는 수광 광학계(5) 및 그 측정 결과에 기초하여 측정점(M)에서의 광학축의 극각 방향을 결정하는 연산 처리 장치(6)를 구비하고 있다. The optically anisotropic
스테이지(2)는 베이스(11) 상에 스테이지(2)를 승강시키는 승강 테이블(12)과, 스테이지(2)를 회전시키는 회전 테이블(13)과, 스테이지(2)를 회전 테이블(13)의 회전 중심(Z)에 대하여 XY 방향으로 수평 이동시키는 XY 테이블(14), 및 회전 테이블(13)의 회전시에 스테이지(2)의 틸트를 조정하는 틸트 조정 테이블(15)을 구비하고 있다. The
또한 스테이지(2)의 상방에는 스테이지(2)의 틸트량을 광학적으로 측정하는 오토콜리메이터(7)가 배치되어 있으며, 그 측정 결과에 기초하여 틸트량의 조정을 행한다. Moreover, above the
발광 광학계(4)는 파장 632.8nm, 광 강도 25mW의 He-Ne 레이저(21)가 회전 테이블(13)의 회전 중심(Z)을 향하여 측정 정밀도가 보다 양호한 브루스터 각(Brewster's angle) 부근의 입사각(본 예에서는 60°)이 되도록 배치되고, 그 조사광축(LIR)을 따라 P 편광을 투과시키는 2개의 글랜톰슨(Glan-Thompson) 프리즘(소광비 10-6)으로 이루어지는 편광자(22, 22)가 배치되어 있고, 이에 따라 순수한 P 편광만을 조사할 수 있도록 되어 있다. The light-emitting
수광 광학계(5)는 상기 레이저(21)로부터 조사되어 박막 시료(3)에서 반사된 반사광축(LRF)을 따라 시료(3)로부터의 이면 반사에 의한 광을 소거하는 핀홀 슬릿(23)과, S 편광을 투과시키는 2개의 글랜톰슨 프리즘(소광비 10-6)으로 이루어지는 검광자(analyzer; 24, 24)와, 파장 선택 필터(25) 및 광전자 배증관(26)이 배치되어 있으며, 광전자 배증관(26)의 검출 신호가 연산 처리 장치(6)로 출력되도록 되어 있다. The light receiving
또한, 검광자(24)를 2개 사용함으로써 순수한 S 편광만을 광전자 배증관(Photomultiplier; 26)에서 검출할 수 있도록 되어 있다. In addition, by using two
연산 처리 장치(6)에서는 회전 테이블(13)을 소정 각도 회전시킬 때마다 광전자 배증관(26)으로부터 출력되는 검출 신호를 입력하고, 그 회전 각도(입사 방향)와 반사광 강도의 관계를 기억한다. The
광학 이방성을 갖는 박막 시료(3)에 대하여 입사 방향을 0∼360°까지 변화시켰을 때 검출되는 반사광 강도 변화는, 일반적으로 도 3의 그래프(G1)에 도시된 바와 같이, 최대 피크로 되는 두 개의 극대값(Λ1, Λ2)과, 중간 피크로 되는 두 개의 극대값(Λ3, Λ4) 및 각각의 사이에 네 개의 극소값(V1∼V4)을 갖는 파형이 된다. The change in the reflected light intensity detected when the incidence direction is changed from 0 to 360 ° with respect to the
즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 평면도로 보아 광학축(OX)의 길이 방향으로부터 입사되었을 때 최소값(V1, V2)이 측정되고, 광학축(OX)를 포함하는 종단면에서 광학축에 대하여 직교하는 방향으로부터 입사되었을 때에 극소값(V3, V4)이 측정된다. That is, as shown in FIG. 2, when viewed from the longitudinal direction of the optical axis OX in a plan view, the minimum values V 1 and V 2 are measured, and the longitudinal axis including the optical axis OX is measured on the optical axis. The minimum values (V 3 , V 4 ) are measured when incident from the direction orthogonal to the angle.
그리고, 반사광 강도의 극소값을 나타내는 입사 방향(ν1∼ν4) 중 최대 피크로 되는 두 개의 극대값(Λ1, Λ2)에 끼워진 극소값(V1)이 측정된 입사 방향(ν1)에 기초하여 측정점에서의 광학축의 방위각 방향(ΦA)이 결정된다. 즉, 입사 방향(ν1)을 방위각 방향(ΦA=0)으로 한다. The minimum value V 1 sandwiched between two local maximum values Λ 1 and Λ 2 , which are the maximum peaks among the incident directions ν 1 to ν 4 representing the minimum values of the reflected light intensity, is based on the measured incident direction ν 1 . The azimuth direction Φ A of the optical axis at the measuring point is determined. In other words, the incidence direction ν 1 is defined as the azimuth direction Φ A = 0.
이어서, 반사광 강도가 최대 피크로 되는 극대값(Λ1)과 이에 인접하는 중간 피크로 되는 극대값(Λ3)에 끼워진 극소값(V3)이 측정된 입사 방향(ν3), 반사광 강도가 최대 피크로 되는 극대값(Λ2)과 이에 인접하는 중간 피크로 되는 극대값(Λ4)에 끼워진 극소값(V4)이 측정된 입사 방향(ν4) 또는 최대 피크로 되는 극대값(Λ1 또는 Λ2)이 측정된 입사 방향(λ1 또는 λ2)에 기초하여 그 측정점에서의 광학축의 극각 방향(θ)이 결정된다. Then, the reflected light intensity is maximum value (Λ 1) and its maximum value is in the middle of the peak adjacent to (Λ 3) a minimum value (V 3) is measured incident direction (ν 3), the reflected light intensity fitted to be the maximum peak to the maximum peak that maximum value (Λ 2) and its maximum value is in the middle of the peak adjacent extreme values are in (Λ 4) a minimum value (V 4) incident direction (ν 4) or a maximum peak is measured sandwiched (Λ 1 or Λ 2) measurement The polar angle direction [theta] of the optical axis at the measurement point is determined based on the incident direction [lambda] 1 or [lambda] 2 .
이러한 경우, 식 (2)에 기초하여 산출하는 경우에는In such a case, when calculating based on Formula (2),
ΦB=ν3-ν1=ν4-ν1 Φ B = ν 3 -ν 1 = ν 4 -ν 1
으로 하고, 식 (3)에 기초하여 산출하는 경우에는When calculating based on Formula (3)
|ΦC|=|ΦD|=|λ1-λ2|/2=|λ3-λ4|/2 | Φ C | = | Φ D | = | λ 1 -λ 2 | / 2 = | λ 3 -λ 4 | / 2
로 하면 된다. .
이상이 본 발명 장치의 일 구성예이며, 다음에는 본 발명 방법에 대하여 설명한다. The above is an example of a structure of the apparatus of the present invention, and the method of the present invention is described next.
그런 다음, 박막 시료(3)의 광학축(OX)의 방위각 방향(ΦA), 극각 방향(θ)이 이미 알려지게 되므로, 임의의 두 방향으로부터 일립소미터 또는 리플렉트미터로 측정을 행하면 박막 시료의 주 유전율의 크기 및 두께를 구할 수 있다. Then, since the azimuth direction Φ A and the polar angle direction θ of the optical axis OX of the
박막 시료(3)로서 유리 기판(8) 상에 폴리아믹산(NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES, LTD 제조 PI-C)을 스핀 코터에 의해 스핀 코팅한 다음 260℃에서 소성하고, 버프 천에 의해 러빙을 한 것을 준비하였다. As a
러빙 전의 박막의 두께(T=80nm), 유전율(ε=3.00)이었다. It was thickness (T = 80 nm) and dielectric constant ((epsilon = 3.00)) of the thin film before rubbing.
러빙 후의 시료(3)를 종래 공지의 방법에 의해 미리 측정하였더니, 러빙 방향을 0°로 하였을 때 광학축(OX)의 방위각 방향(ν1=0.7°), 극각 방향(θ=24.2°), 정상 광 유전율(εO=2.83), 이상 광 유전율(εe=3.43), 이방성 층의 두께(t=12nm)이었다. 이 때의 측정 시간은 하나의 측정점에서 약 60초이었다. The
박막 시료(3)를 스테이지(2)에 올려놓고 오토콜리메이터(7)로 시료의 틸트량을 검출하고, 틸트 조정 테이블(15)에서 시료(3)가 수평해지도록 조정하였다. 또한 시료(3)로부터의 반사광이 수광 소자에 들어가도록 승강 테이블(12)에 의해 시료(3)의 높이의 최적화를 행하였다. The
시료(3)의 틸트, 높이 조정 후 회전 테이블(13)을 회전시키고, 입사 방향에 대한 S 편광의 반사광 강도를 측정하였다. After the tilt and height adjustment of the
러빙된 박막 시료(3)는 방위각 방향(ΦA)이 그 러빙 방향(X 방향)과 대략 평행하다고 예상할 수 있고, 극각 방향(θ)이 이와 대략 직교하는 위치에 있다고 예 상할 수 있으므로, 본 예에서는 러빙 방향을 중심으로 ±20°, 이와 직교하는 방향(Y 방향)을 중심으로 ±20°의 범위에서 2°간격으로 반사광 강도를 측정하였다. The rubbed
또한, 이 측정 범위는 광학축의 예상할 수 있는 방위각 방향과 경험적으로 측정되고 있는 실제의 방위각 방향의 차이를 감안하여, 예컨대 ± 45°, ± 30° 등 임의의 각도 범위로 설정하면 된다. In addition, this measurement range may be set to arbitrary angle ranges, such as +/- 45 degrees and +/- 30 degrees, considering the difference between the predicted azimuth direction of the optical axis and the actual azimuth direction measured empirically.
도 3의 확대 그래프(G2, G3)는 X 방향 및 Y 방향을 중심으로 한 각각의 측정범위에서의 반사광 강도 변화이다. 3 are enlarged graphs G 2 and G 3 of the reflected light intensity change in each measurement range around the X and Y directions.
이 측정 데이터로부터, 광학축(OX)의 방위각 방향(ΦA), 극각 방향(θ)을 구하였다. From this measurement data, the azimuth direction Φ A and the polar angle direction θ of the optical axis OX were obtained.
경사각(θ)을 구할 때, 식 (2)의 정상 광 유전율은 러빙 전의 폴리이미드 막의 유전율(εO=3.00)로 설정하였다. When the inclination angle θ was obtained, the normal light dielectric constant of formula (2) was set to the dielectric constant (ε 0 = 3.00) of the polyimide film before rubbing.
그래프(G2)의 측정 결과에 대하여 피팅 계산을 행하고, 수광 강도가 극소로 되는 방위(ν1)를 산출하였더니, ν1=0.4°이었다. 따라서, 광학축(OX)의 방위각 방향(ΦA)은 Y축으로부터 0.4° 기울어져 있음을 알 수 있다. Was made performs a fitting calculation with respect to the measurement result of the graph (G 2), calculates the orientation (ν 1) a light receiving intensity that is a minimum, it was ν 1 = 0.4 °. Therefore, it can be seen that the azimuth direction Φ A of the optical axis OX is inclined at 0.4 ° from the Y axis.
또한 그래프(G3)의 측정 결과에 대하여 피팅 계산을 행하고, 수광 강도가 극소로 되는 방위(ν3)를 산출하고, ΦB=ν3-ν1, 정상 광 유전율(εO=3.00)(러빙 전의 폴리이미드 막의 유전율)로 하여 식 (2)에 기초하여 경사각(θ)을 산출하였더니, θ=22.5°이었다. In addition, fitting calculations are performed on the measurement results of the graph G 3 , the orientation ν 3 at which the received light intensity is minimized is calculated, Φ B = ν 3 −ν 1 , and the normal optical permittivity (ε O = 3.00) ( The inclination angle θ was calculated based on the formula (2) as the permittivity of the polyimide film before rubbing), and θ was 22.5 °.
또한, 이 때의 하나의 측정점의 측정 시간은 약 2초이었다. In addition, the measurement time of one measuring point at this time was about 2 seconds.
이 결과를 바탕으로 시료의 광학축의 방위각 방향과 이에 직교하는 방향의 두 방향에서 일립소미터로 측정을 행하였더니, 정상 광 유전율(εO=2.79), 이상 광 유전율(εe=3.44), 이방층의 두께(t=11nm)이었다. 이 정상 광 유전율(εO)의 값으로부터 경사각(θ)을 다시 계산하면 24.5°이었다. As a result deoni the background to have done the measurement by the ellipsometer in both the direction of the optical axis of the sample azimuth direction and the direction perpendicular to this, steady light dielectric constant (ε O = 2.79), or more optical dielectric constant (ε e = 3.44), anisotropically The thickness of the layer (t = 11 nm). It was 24.5 degrees when the inclination angle (theta) was recalculated from the value of this normal optical permittivity (epsilon O ).
이 때, 일립소미터로 측정하는 시간을 넣어도 측정 시간은 하나의 측정점 당 약 4초로서, 종래 방법과 동등한 결과를 고속으로 측정할 수 있었다. At this time, even if the time measured by an ellipsometer was added, the measurement time was about 4 seconds per measurement point, and the result equivalent to the conventional method could be measured at high speed.
<실시예 2><Example 2>
도 4는 광학적 이방성 파라미터 측정 장치의 다른 실시 형태를 나타내며, 도 1과 공통되는 부분은 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다. FIG. 4 shows another embodiment of the optically anisotropic parameter measuring apparatus. Parts common to those of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
본 예의 광학적 이방성 파라미터 측정 장치(31)에서 발광 광학계(4)는 크세논 램프(32)가 배치되고, 그 조사광축(LIR)을 따라 반사경(33)의 집광점에 핀홀 슬릿(34), 그 투과 광을 평행하게 만드는 콜리메이팅 렌즈(35), 간섭 필터(36), P 편광을 투과시키는 편광자(22)가 배치되어 있다. In the optically anisotropic
이 때, 간섭 필터(35)는 중심 파장 450nm, 반치전폭(FWHM, full-width at half-maximum) 2nm로 선정되고, 박막 시료(3)에 조사되는 빔 직경은 10mm2, 입사 각도는 브루스터 각 부근인 60°가 되도록 설정하였다. At this time, the
또한 수광 광학계(5)는 그 반사광축(LRF)을 따라 S 편광을 투과시키는 검광 자(24), 파장 선택 필터(37), 2차원 CCD 카메라(38)가 배치되어 있다. In the light receiving
이에 따라 시료(3)에 조사된 10mm2의 측정 영역(A)에 포함되는 복수의 측정점(Mij)로부터의 반사광 강도를 동시에 측정할 수 있다. Thereby, the reflected light intensity from the some measurement point Mij contained in the 10 mm <2> measurement area | region A irradiated to the
시료(3)는 Si 기판 상에 폴리아믹산(NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES, LTD 제조 PI-C)을 스핀 코팅하고 260℃에서 소성하고, 버프 천에 의해 러빙을 한 것을 준비하였다. 러빙시 시료(3)의 좌측보다 우측이 러빙 강도가 커지도록 러빙을 행하였다.
이 시료(3)의 경사각(θ)을 종래 방법으로 10×10=100 포인트를 측정하였더니, 우측이 30∼34°, 좌측이 27∼29°의 분포이었다. When the inclination angle θ of this
또한 측정 시간은 100 포인트에서 약 100분이었다. In addition, the measurement time was about 100 minutes at 100 points.
시료(3)를 스테이지(2)에 설치하고, 틸트, 높이를 조정한 후, 회전 테이블(13)을 회전시키고, 입사 방향에 대한 반사광 강도의 2차원 분포 측정을 행하였다. After the
도 5(a)는 회전 전의 측정 영역(A) 내의 측정점(Mij)(i, j=1∼10)을 나타낸다. Fig. 5A shows the measuring point Mij (i, j = 1 to 10) in the measuring area A before rotation.
도 5(b)는 회전 테이블(13)의 회전에 따라 회전한 화상을 나타낸 것으로서, 각 측정점(Mij)을 극 좌표(Mij=(rn, αm))로 나타내면, 회전 테이블(13)이 각도(γ)만큼 회전하였을 때의 Mij의 위치는 Mij= (rn, αm+γ)로 표시된다. FIG. 5 (b) shows an image rotated according to the rotation of the
따라서, Mij= (rn, αm+γ)에 대응하는 CCD 카메라(39)의 화소 영역에서 반사광 강도를 측정하면 된다. Therefore, the reflected light intensity may be measured in the pixel region of the CCD camera 39 corresponding to Mij = (r n , α m + γ).
이와 같이 하여 총 100 포인트의 각 측정점(Mij)에 대하여 실시예 1과 동일하게, 러빙 방향(X 방향)을 중심으로 ±20°, 이와 직교하는 방향(Y 방향)을 중심으로 ±20°의 범위에서 2°간격으로 반사광 강도를 측정하고, 식 (7)을 이용하여 경사각(θ)의 분포를 구하였다. 이 때의 100 포인트의 측정점의 측정 시간은 2초이었다. Thus, for each measuring point (Mij) of 100 points in total, in the same manner as in Example 1, the range of ± 20 ° about the rubbing direction (X direction) and ± 20 ° about the direction orthogonal to this (Y direction) The reflected light intensity was measured at 2 ° intervals at, and the distribution of the inclination angle (θ) was obtained using Equation (7). The measurement time of the measuring point of 100 points at this time was 2 seconds.
이 결과를 바탕으로 시료의 각 측정점(Mij)에 대하여 광학축(OX)의 방위각 방향(ΦA)과 이에 직교하는 방향의 두 방향에서 일립소미터로 측정을 행하고, 정상 광 유전율(εO), 이상 광 유전율(εe), 이방층의 두께(t)를 측정하였다. Based on this result, the measurement is performed with an ellipsometer in two directions of the azimuth direction Φ A of the optical axis OX and a direction orthogonal to each measurement point Mij of the sample, and the normal optical permittivity ε O , The ideal optical dielectric constant (ε e ) and the thickness t of the anisotropic layer were measured.
도 6은 측정된 정상 광 유전율(εO)의 값으로부터 다시 계산된 경사각(θ)의 분포를 나타낸다. FIG. 6 shows the distribution of the inclination angle θ recalculated from the measured value of the normal photo permittivity ε O.
이에 따르면, 우측이 30∼34°, 좌측이 27∼29°의 분포로서, 종래 방법으로 측정한 것과 동일한 결과가 얻어졌다. According to this, the distribution of 30-34 degrees on the right side and 27-29 degrees on the left side obtained the same result as the conventional method measured.
이 때, 일립소미터로 측정하는 시간을 넣어도 100 포인트의 측정점에 대한 측정 시간은 약 6초로서, 종래 방법과 동등한 결과를 매우 고속으로 측정할 수 있었다. At this time, even if the time measured by an ellipsometer was added, the measurement time with respect to the measuring point of 100 points was about 6 seconds, and the result equivalent to the conventional method was able to be measured very quickly.
<실시예 3> <Example 3>
도 7은 광학적 이방성 파라미터 측정 장치의 다른 실시 형태를 나타내며, 도 1과 공통되는 부분은 동일한 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다. FIG. 7 shows another embodiment of the optically anisotropic parameter measuring apparatus, and parts common to those of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
본 예의 광학적 이방성 파라미터 측정 장치(41)는 시료(3)를 회전시키지 않 고 광학 이방성 파라미터를 측정하는 것이다. The optically anisotropic
발광 광학계(4)는 러빙 방향(X 방향)을 중심으로 ±20°, 이와 직교하는 Y 방향을 중심으로 ±20°의 범위로 브루스터 각 부근의 입사각(본 예에서는 60°)으로 측정점(M)을 향하여 광을 조사하는 복수의 조사광축(LIR)이 5°간격으로 설정되어 있다. The emission
각 조사광축(LIR)에는 파장 780nm, 광 강도 20mW의 반도체 레이저(42), P 편광을 투과시키는 편광자(22)가 배치되어 있다. On each irradiation optical axis L IR , a
수광 광학계(5)는 각 레이저(42)로부터 조사되어 박막 시료(3)에서 반사된 각각의 반사광축(LRF)을 따라 시료(3)로부터의 후면 반사에 의한 광을 소거하는 핀홀 슬릿(23)과 S 편광을 투과시키는 검광자(24), 파장 선택 필터(25)와 광전자 배증관(26)이 배치되어 있고, 각 광전자 배증관(26)의 검출 신호가 연산 처리 장치(6)로 출력되도록 되어 있다. The light receiving
시료(3)는 유리 기판(흰색 판유리) 상에 폴리아믹산(NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES, LTD 제조 PI-C)을 스핀 코터에 의해 스핀 코팅한 다음 260℃에서 소성하고, 버프 천에 의해 러빙을 한 것을 준비하였다. The
러빙 전의 박막의 두께(T=93nm), 유전율(ε=2.98)이었다. It was thickness (T = 93 nm) and dielectric constant (ε = 2.98) of the thin film before rubbing.
러빙 후의 시료(3)를 종래 공지의 방법에 의해 미리 측정하였더니, 러빙 방향을 0°로 하였을 때 광학축(OX)의 방위각 방향(ν1=1.5°), 극각 방향(θ=20.4° ), 정상 광 유전율(εO=2.78), 이상 광 유전율(εe=3.32), 이방성 층의 두께(t=12nm)이었다. 이 때의 측정 시간은 하나의 측정점에서 약 60초이었다. The
박막 시료(3)의 틸트, 높이를 조정한 후, 각 레이저(42)로부터 출력된 광의 반사광 강도를 측정하였다. After adjusting the tilt and height of the
도 8 및 도 9는 각각 X 방향 (180°) 및 Y 방향 (90°)을 중심으로 한 ±20°의 각도 범위에서의 측정 데이터이다. 8 and 9 are measurement data in an angular range of ± 20 ° about the X direction (180 °) and the Y direction (90 °), respectively.
도 8의 측정 결과에 대하여 피팅 계산을 행하고, 수광 강도가 극소로 되는 방위(ν1)를 산출하였더니 ν1=1.8°이었다. 따라서, 광학축(OX)의 방위각 방향(ΦA)은 Y축으로부터 1.8° 기울어져 있음을 알 수 있다. Fitting calculations were performed with respect to the measurement results in FIG. 8, and the direction ν 1 at which the received light intensity was minimized was calculated, and ν 1 = 1.8 °. Therefore, it can be seen that the azimuth direction Φ A of the optical axis OX is inclined 1.8 ° from the Y axis.
또한 도 9의 측정 결과에 대하여 피팅 계산을 행하고, 수광 강도가 극소로 되는 방위(ν3)를 산출하고, ΦB=ν3-ν1, 정상 광 유전율(εO=2.98)(러빙 전의 폴리이미드 막의 유전율)로 하여 식 (2)에 기초하여 경사각(θ)을 산출하였더니 θ=19.0°이었다. In addition, fitting calculations are performed on the measurement results in FIG. 9 to calculate a direction (ν 3 ) in which the received light intensity is minimized, Φ B = ν 3 -ν 1 , and the normal optical permittivity (ε O = 2.98) (poly is before rubbing. The inclination angle θ was calculated based on the formula (2) as the dielectric constant of the mid film), and θ was 19.0 °.
또한, 이 때의 하나의 측정점의 측정 시간은 약 0.5초이었다. In addition, the measurement time of one measuring point at this time was about 0.5 second.
이 결과를 바탕으로 시료의 광학축의 방위각 방향과 그에 직교하는 방향의 두 방향에서 일립소미터로 측정을 행하였더니, 정상 광 유전율(εO=2.76), 이상 광 유전율(εe=3.38), 이방층의 두께(t=16nm)이었다. 이 정상 광 유전율(εO)의 값으로부터 경사각(θ)을 다시 계산하면 20.5°이었다. Based on these results, measurements were made with an ellipsometer in two directions, the azimuth direction of the optical axis of the sample and the direction orthogonal to the specimen, and showed a normal optical permittivity (ε O = 2.76), an abnormal light permittivity (ε e = 3.38), The thickness of the layer (t = 16 nm). It was 20.5 degrees when the inclination angle (theta) was recalculated from the value of this normal optical dielectric constant (epsilon O ).
이 때, 일립소미터로 측정하는 시간을 넣어도 측정 시간은 하나의 측정점 당 약 2초로서, 종래 방법과 동등한 결과를 고속으로 측정할 수 있었다. At this time, even if the time measured by an ellipsometer was added, the measurement time was about 2 seconds per measurement point, and the result equivalent to the conventional method was able to be measured at high speed.
본 발명에 따르면, 먼저 박막 시료 상의 측정점에 세워진 법선을 중심으로 하여 소정 각도 간격으로 설정된 복수의 입사 방향으로부터 상기 측정점에 대하여 P 편광 또는 S 편광의 단색광을 소정의 입사 각도로 조사시키고, 그 반사광에 포함되는 편광 성분 중 조사광의 편광 방향에 직교하는 편광 성분의 반사광 강도를 측정함으로써 입사 방향에 따른 반사광 강도 변화를 검출한다. According to the present invention, first, the monochromatic light of P-polarized light or S-polarized light is irradiated with respect to the measuring point at a predetermined incidence angle from a plurality of incidence directions set at predetermined angular intervals centered on the normal line established at the measuring point on the thin film sample, The change of the reflected light intensity according to the incident direction is detected by measuring the reflected light intensity of the polarization component orthogonal to the polarization direction of irradiation light among the polarization components included.
입사 방향을 0∼360°의 사이에서 변화시켰을 때, 광학 이방성을 갖는 박막 시료의 반사광 강도의 측정값은, 최대 피크로 되는 두 개의 극대값이 인접함과 동시에, 중간 피크로 되는 두 개의 극대값이 인접하고, 각각의 극대값 사이에 네 개의 극소값을 갖는 파형이 된다. When the incident direction was changed between 0 and 360 °, the measured value of the reflected light intensity of the thin film sample having optical anisotropy was adjacent to the two local maximum peaks while the two local maximum peaks were adjacent to each other. And a waveform having four local minimums between the local maximums.
여기서, 박막 시료의 광학축의 방위각 방향의 각도, 즉, 측정면 내에서의 광학축의 방향은 최대 피크로 되는 두 개의 극대값 사이에 낀 극소값이 측정된 방향과 같으므로 그 방향을 방위각 방향으로 결정하고, 그 각도를 그 측정점에서의 방위각 방향(ΦA=0)으로 둔다. Here, the angle of the azimuth direction of the optical axis of the thin film sample, that is, the direction of the optical axis in the measurement plane is the same as the measured value of the local minimum between the two maximum values that become the maximum peak, so that the direction is determined as the azimuth direction, The angle is placed in the azimuth direction (Φ A = 0) at the measuring point.
또한 이 방향은 중간 피크로 되는 두 개의 극대값 사이에 낀 극소값이 측정되는 방향에서 180° 벗어나 있으므로, 중간 피크로 되는 두 개의 극대값 사이에 낀 극소값이 측정되는 방향에서도 특정할 수 있다. This direction can also be specified in the direction in which the local minimum between the two local maximum peaks is 180 ° away from the direction in which it is measured, so that the local minimum between the local maximum peaks is measured.
다음, 박막 시료의 광학축의 극각 방향의 각도, 즉 기판 평면에 대한 광학축의 경사각은 식 (2) 또는 식 (3)에 의해 산출할 수 있다. Next, the angle of the polar angle direction of the optical axis of a thin film sample, ie, the inclination angle of the optical axis with respect to a board | substrate plane, can be computed by Formula (2) or Formula (3).
여기서, 식(2), (3) 중 극각 방향의 각도(θ) 이외의 변수는 모두 이미 알려졌거나 또는 측정값이므로, 식 (2)에 의할 때에는 최대 피크로 되는 극대값과 중간 피크로 되는 극대값 사이에 낀 극소값이 측정되는 각도를 검출함으로써, 그리고 식 (3)에 의할 때에는 최대 피크로 되는 극대값이 측정되는 각도를 검출함으로써 산정할 수 있다. Here, since the variables other than the angle θ in the polar angle direction are all known or measured values in the formulas (2) and (3), the maximum value that becomes the maximum peak and the maximum value that becomes the intermediate peak in Equation (2) It can be calculated by detecting the angle at which the minimum value sandwiched between is measured, and by detecting the angle at which the maximum value, which is the maximum peak, is measured by Equation (3).
ΦA : 최대 피크로 되는 두 개의 극대값 사이에 낀 극소값이 측정된 입사 방향(=방위각 방향=0) Φ A : Direction of incidence where the minimum value between the two maximum values at the maximum peak is measured (= azimuth direction = 0)
ΦB : 최대 피크로 되는 극대값과 중간 피크로 되는 극대값 사이에 낀 극소값이 측정된 입사 방향 Φ B : Incident direction in which the minimum value interposed between the maximum value at the maximum peak and the maximum value at the intermediate peak is measured
ΦC : 최대 피크로 되는 극대값이 측정된 입사 방향 Φ C : Incident direction where the maximum value at which the maximum peak is measured is measured
ΦD : 최대 피크로 되는 극대값이 측정된 입사 방향 Φ D : Incident direction where the maximum value at which the maximum peak is measured is measured
θ : 기판 평면으로부터의 광학축의 극각 방향의 각도(경사각) θ: angle (inclined angle) in the polar angle direction of the optical axis from the substrate plane
μ : +/- (S 편광 입사에 대한 P 편광의 반사 강도일 때 "+", P 편광 입사에 대한 S 편광의 반사 강도일 때 "-") μ: +/- (“+” when the reflection intensity of P-polarized light is incident to S-polarized light, “-” when the reflection intensity of S-polarized light is incident to P-polarized light)
φ0 : 박막에 대한 입사 각도 φ 0 : incident angle of the thin film
φ2 : 기판으로 들어갔을 때의 광의 각도 φ 2 : angle of light when entering the substrate
N2 : 기판의 굴절율 N 2 : Refractive index of substrate
ε0 : 박막 시료의 정상 광 유전율 ε 0 : normal photo permittivity of thin film sample
또한 박막 시료 상의 임의의 측정 영역에 대하여 P 편광 또는 S 편광의 단색광을 소정의 입사 각도로 조사시키고, 그 반사광에 포함되는 편광 성분 중 조사광의 편광 방향에 직교하는 편광 성분의 반사광 강도 분포를 이차원적으로 검출함으로써, 측정 영역 내에 존재하는 각 측정점에 대하여 반사광 강도를 입사 방향에 따라 검출함으로써, 복수의 측정점에 대하여 개별적으로 방위각 방향, 극각 방향을 산출할 수 있다. Further, the monochromatic light of P-polarized light or S-polarized light is irradiated to a predetermined measurement region on the thin film sample at a predetermined incident angle, and the reflected light intensity distribution of the polarized light component orthogonal to the polarization direction of the irradiated light is polarized among the polarized light components included in the reflected light. By detecting by, the azimuth direction and the polar angle direction can be calculated individually with respect to a some measurement point by detecting the reflected light intensity with respect to each measurement point which exists in a measurement area according to an incident direction.
또한, 박막 시료로서 예컨대 액정 배향막을 이용한 경우에는, 러빙(rubbing)에 의해 광학축이 가지런해지고, 그 러빙 방향 근방과 이에 직교하는 방향 근방으로부터 입사시켰을 때 반사광 강도가 최소로 되는 극값이 존재한다. In addition, when a liquid crystal aligning film is used as a thin film sample, for example, an optical axis is aligned by rubbing, and there exists an extreme value which minimizes the reflected light intensity when it enters from the vicinity of the rubbing direction and the direction orthogonal to this.
또한 반사광 강도가 최대 피크 또는 중간 피크로 되는 극대값이 존재하는 각 도(방향)는 극각 방향에 의존하고, 액정 배향막을 제조하는 경우 러빙 강도(압력)에 의해 경험적으로 대략 그 극각 방향을 컨트롤하고 있으므로, 그 극각 방향에 기초하여 식 (3)으로부터 특정 가능하다. In addition, the angle (direction) at which the maximum value at which the reflected light intensity becomes the maximum peak or the middle peak exists depends on the polar angle direction, and when manufacturing the liquid crystal alignment film, the polar angle direction is empirically controlled by the rubbing intensity (pressure). Can be specified from equation (3) based on the polar angle direction.
따라서, 러빙 방향과 이에 직교하는 방향을 중심으로 예컨대 소정의 각도 범위에서 광을 입사시키거나, 러빙 방향과 반사광 강도가 최대 피크로 되는 극대값이 존재하는 것으로 예상되는 각도(방향)를 중심으로 소정의 각도 범위에서 광을 입사시킴으로써 측정 범위를 좁힐 수 있다. Therefore, the light is incident in a predetermined angle range, for example, in the rubbing direction and the direction orthogonal to the rubbing direction, or the predetermined angle is determined around the angle (direction) where the maximum value at which the rubbing direction and the reflected light intensity become the maximum peaks is present. The measurement range can be narrowed by injecting light in the angular range.
또한 이러한 각도 범위는 액정 배향막의 제조 라인 등에서는 경험적으로 측정된 방위각 방향 등의 통계상의 편차에 기초하여, 편차가 적으면 ±20°정도의 한정된 범위로 충분하고, 편차가 많은 경우에는 ±45° 정도로 범위를 넓히면 된다. In addition, such an angular range is sufficient based on a statistical deviation such as the azimuth direction measured empirically in the manufacturing line of the liquid crystal alignment film, etc., and if the deviation is small, a limited range of about ± 20 ° is sufficient, and ± 45 ° when the deviation is large. Just broaden the range.
이와 같이 반사광의 극소값 및 극대값의 입사 방향만 알면 광학축의 방위각 방향과 극각 방향을 결정할 수 있고, 또한 이들 값이 이미 알려진 측정점에 대하여 박막 시료의 이방성 층의 두께(t), 정상 광 유전율(ε0), 이상 광 유전율(εe)을 측정하는 경우에는 2개 내지 3개의 방향으로부터 일립소미터 또는 리플렉트미터로 측정을 행하면 충분하여, 매우 단시간에 정확하게 이들 광학 이방성 파라미터를 측정할 수 있다.Thus, knowing only the minimum and maximum incidence directions of the reflected light can determine the azimuth and polar directions of the optical axis, and the values of the anisotropic layer of the thin film sample (t) and the normal light permittivity (ε 0 ) for the known measuring points. In the case of measuring the abnormal optical dielectric constant ε e , it is sufficient to perform measurements with an ellipsometer or reflectometer from two to three directions, and these optical anisotropy parameters can be measured accurately in a very short time.
[산업상 이용 가능성] [Industry availability]
본 발명은 광학 이방성을 갖는 박막 제품, 특히 액정 배향막의 품질 검사 등에 적용할 수 있다. Industrial Applicability The present invention can be applied to quality inspection of thin film products having optical anisotropy, in particular, liquid crystal alignment film.
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