(57)【要約】【課題】  差動ＳＭＰ法を発展させ、異なる三つの偏光状態における複素振幅反射率比の位相差及び大きさを短時間で測定できるようにする。【手段】Ａ〜Ｄ中、三つの偏光状態の合計１２種の光強度に基づき位相差及び大きさを測定する。（Ａ）Ｐ±αＡの偏光について偏光間位相をγＡ１及びγＡ２に調整した合計４種類の偏光を入射させたときの反射光に含まれる合計４種類のＳ偏光；（Ｂ）Ｐ偏光を入射させたときに、反射光のＰ偏光とＳ偏光の偏光間位相差をγＢ１及びγＢ２に調整した偏光のうち、Ｓ±αＢに振動する合計４種類の偏光；（Ｃ）Ｓ±αＣの偏光について偏光間位相をγＣ１及びγＣ２に調整した合計４種類の偏光を入射させたときの反射光に含まれる合計４種類のＰ偏光；（Ｄ）Ｓ偏光を入射させたときに、反射光のＰ偏光とＳ偏光の偏光間位相差をγＤ１及びγＤ２に調整した偏光のうち、Ｐ±αＤに振動する合計４種類の偏光。【選択図】図１
2010060352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を測定対象面上の測定点へ所定の測定方位から一定入射角度で照射し、その反射光に含まれる特定の方向の偏光成分の光強度を測定することにより得られた光強度データに基づき光学異方性パラメータとなる複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を測定する光学異方性パラメータ測定方法において、
前記入射光を偏光化して予め設定された測定方位で測定点に照射させて測定する際に、測定対象面を基準としてこれに直交する面内で振動する直線偏光をＰ偏光とし、このＰ偏光に直交する方向に振動する直線偏光をＳ偏光としたときに、以下のＡ〜Ｄの四つの偏光状態のうち、少なくとも三つの偏光状態で各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データ同士の二つの差から二つの光強度差データを算出し、これら二つの光強度差データを除することによりその入射光の測定方位における複素振幅反射率比の位相差Δχを算出することを特徴とする光学異方性パラメータ測定方法。
Ａ：Ｐ偏光の振動方向に対して±αＡ（０＜αＡ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＡ１及びγＡ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＳ偏光。
Ｂ：Ｐ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＢ１及びγＢ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｓ偏光の振動方向に対して±αＢ（０＜αＢ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
Ｃ：Ｓ偏光の振動方向に対して±αＣ（０＜αＣ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＣ１及びγＣ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＰ偏光。
Ｄ：Ｓ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＤ１及びγＤ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｐ偏光の振動方向に対して±αＤ（０＜αＤ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
【請求項２】
入射光を測定対象面上の測定点へ所定の測定方位から一定入射角度で照射し、その反射光に含まれる特定の方向の偏光成分の光強度を測定することにより得られた光強度データに基づき光学異方性パラメータとなる複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を測定する光学異方性パラメータ測定方法において、
測定対象面を基準としてこれに直交する面内で振動する直線偏光をＰ偏光とし、このＰ偏光に直交する方向に振動する直線偏光をＳ偏光としたときに、前記測定方位を測定点に立てられた法線の回りに変化させながら、以下のＡ〜Ｄの四つの偏光状態のうち、少なくとも三つの偏光状態で各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された測定方位−光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データ同士の差から二つの測定方位−光強度差データを算出し、これら二つの光強度差データの比より入射光の測定方位に応じた複素振幅反射率比の位相差Δχを算出することを特徴とする光学異方性パラメータ測定方法。
Ａ：Ｐ偏光の振動方向に対して±αＡ（０＜αＡ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＡ１及びγＡ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＳ偏光。
Ｂ：Ｐ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＢ１及びγＢ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｓ偏光の振動方向に対して±αＢ（０＜αＢ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
Ｃ：Ｓ偏光の振動方向に対して±αＣ（０＜αＣ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＣ１及びγＣ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＰ偏光。
Ｄ：Ｓ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＤ１及びγＤ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｐ偏光の振動方向に対して±αＤ（０＜αＤ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
【請求項３】
測定対象面上の測定点に対して所定の偏光状態に偏光化された光を所定の測定方位から一定入射角度で照射する発光光学系と、その反射光を所定の偏光状態に偏光化した光の光強度を検出する受光光学系と、測定された光強度に基づき光学異方性パラメータとなる複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を算出する演算装置を備えた光学異方性パラメータ測定装置において、
前記発光光学系には、単色光を照射する光源と、偏光方向の調整が可能な偏光子と、位相調整が可能な発光側位相補償子がこの順で介装されると共に、
前記受光光学系には、位相の調整が可能な受光側位相補償子と、偏光方向の調整が可能な検光子と、検光子を透過した偏光の光強度を測定する光センサがこの順で介装され、
測定対象面を基準としてこれに直交する面内で振動する直線偏光をＰ偏光とし、これに直交する方向に振動する直線偏光をＳ偏光としたときに、前記演算装置で、以下のＡ〜Ｄの四つの偏光状態のうち少なくとも三つの偏光状態の各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データ同士の二つの差から二つの光強度差データを算出し、これら二つの光強度差データの比よりその入射光の測定方位における複素振幅反射率比の位相差Δχを算出することを特徴とする光学異方性パラメータ測定装置。
Ａ：Ｐ偏光の振動方向に対して±αＡ（０＜αＡ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＡ１及びγＡ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＳ偏光。
Ｂ：Ｐ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＢ１及びγＢ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｓ偏光の振動方向に対して±αＢ（０＜αＢ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
Ｃ：Ｓ偏光の振動方向に対して±αＣ（０＜αＣ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＣ１及びγＣ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＰ偏光。
Ｄ：Ｓ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＤ１及びγＤ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｐ偏光の振動方向に対して±αＤ（０＜αＤ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
【請求項４】
測定対象面上の測定点に対して所定の偏光状態に偏光化された光を所定の測定方位から一定入射角度で照射する発光光学系と、その反射光を所定の偏光状態に偏光化した光の光強度を検出する受光光学系が、前記測定点に立てられた法線の回りに相対的に回転可能にあるいは放射状に配されて、入射光の測定方位に応じた光強度に基づき光学異方性パラメータとなる複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を算出する演算装置を備えた光学異方性パラメータ測定装置において、
前記発光光学系には、単色光を照射する光源と、偏光方向の調整が可能な偏光子と、位相調整が可能な発光側位相補償子がこの順で介装されると共に、
前記受光光学系には、位相の調整が可能な受光側位相補償子と、偏光方向の調整が可能な検光子と、検光子を透過した偏光の光強度を測定する光センサがこの順で介装され、
測定対象面を基準としてこれに直交する面内で振動する直線偏光をＰ偏光とし、これに直交する方向に振動する直線偏光をＳ偏光としたときに、測定方位を変化させながら、以下のＡ〜Ｄの四つの偏光状態のうち少なくとも三つの偏光状態の各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された測定方位−光強度データに基づき、前記演算装置で、予め設定したプログラムに従って、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データ同士の二つの差から二つの測定方位−光強度差データを算出し、これら二つの光強度差データの比より入射光の測定方位に応じた複素振幅反射率比の位相差Δχを算出することを特徴とする光学異方性パラメータ測定装置。
Ａ：Ｐ偏光の振動方向に対して±αＡ（０＜αＡ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＡ１及びγＡ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＳ偏光。
Ｂ：Ｐ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＢ１及びγＢ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｓ偏光の振動方向に対して±αＢ（０＜αＢ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
Ｃ：Ｓ偏光の振動方向に対して±αＣ（０＜αＣ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＣ１及びγＣ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＰ偏光。
Ｄ：Ｓ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＤ１及びγＤ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｐ偏光の振動方向に対して±αＤ（０＜αＤ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
【請求項５】
前記三つの偏光状態で各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データの和を光強度和データとして算出し、前記光強度差データの一方と光強度和データの比よりその入射光の測定方位における複素振幅反射率比の大きさ｜Ｒχ｜（χは偏光状態）を算出する請求項１記載の光学異方性パラメータ測定方法。
【請求項６】
前記三つの偏光状態で各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された測定方位−光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データの和を測定方位−光強度和データとして算出し、前記光強度差データの一方と光強度和データの比より入射光の測定方位に応じた複素振幅反射率比の大きさ｜Ｒχ｜（χは偏光状態）を算出する請求項２記載の光学異方性パラメータ測定方法。
【請求項７】
前記演算装置で、三つの偏光状態の各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データの和を光強度和データとして算出し、前記光強度差データの一方と光強度和データの比よりその入射光の測定方位における複素振幅反射率比の大きさ｜Ｒχ｜（χは偏光状態）を算出する請求項３記載の光学異方性パラメータ測定装置。
【請求項８】
前記演算装置で、三つの偏光状態の各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された測定方位−光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データの和を測定方位−光強度和データとして算出し、前記光強度差データの一方と光強度和データの比より入射光の測定方位に応じた複素振幅反射率比の大きさ｜Ｒχ｜（χは偏光状態）を算出する請求項４記載の光学異方性パラメータ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象面に形成された光学異方性膜の複素振幅反射率比の位相差を測定する光学的異方性パラメータ測定方法及び測定装置に関し、特に、液晶配向膜の検査等に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、表面に透明電極及び配向膜を積層した裏側ガラス基板と、表面にカラーフィルタ、透明電極及び配向膜を積層形成した表側ガラス基板が、スペーサを介して配向膜同士を向かい合わせ、その配向膜の隙間に液晶を封入した状態で封止されると共に、その表裏両側に偏光フィルタが積層された構造と成っている。
【０００３】
ここで、液晶ディスプレイが正常に動作するためには液晶分子が均一に同一方向に配列されている必要があり、配向膜が液晶分子の方向性を決定する。
この配向膜が液晶分子を整列させることができるのは、一軸性光学的異方性を有しているからであり、配向膜がその全面にわたって均一な一軸性光学的異方性を有していれば液晶ディスプレイに欠陥を生じにくく、光学的異方性の不均一な部分が存在すれば液晶分子の方向が乱れるため液晶ディスプレイが不良品となる。
すなわち、配向膜の品質はそのまま液晶ディスプレイの品質に影響し、配向膜に欠陥があれば液晶分子の方向性が乱れるため、液晶ディスプレイにも欠陥を生ずることになる。
【０００４】
したがって、液晶ディスプレイを組み立てる際に、予め配向膜の欠陥の有無を検査して品質の安定した配向膜のみを使用するようにすれば、液晶ディスプレイの歩留りが向上し、生産効率が向上する。
このため従来より、配向膜の検査方法として、一般化エリプソメトリ法（非特許文献１）が知られている。
【非特許文献１】R. M. A. Azzam and N.M. Bashara: Ellipsometryand Polarized Light (North-Holland, Amsterdam, 1986)
【０００５】
この方法は3つ以上の複数の入射偏光状態に対してそれぞれ反射偏光状態を測定し、複素振幅反射率比Rpp≡rpp/rss、Rps≡rps/rss、Rsp≡rsp/rssの測定方位方向依存性を測定する。
ここで、Rχ（χは偏光状態）は、それぞれ測定点に照射される入射光の複素振幅反射率によって定義され、具体的には、P偏光を入射したときのP偏光の複素振幅反射率rpp、S偏光を入射したときのS偏光の複素振幅反射率rss、S偏光を入射したときのP偏光の複素振幅反射率rps、P偏光を入射したときのS偏光の複素振幅反射率rspの比よって定義される。
そして、入射光の測定方位を測定点に立てられた法線の周りに３６０度回転させて測定したときに、複素振幅反射率比の測定方位方向依存性を測定できるため、詳細に配向膜の分子配向を評価できるものの、測定に時間がかかるという問題がある。また、膜厚が薄い場合、異方性の検出能が低いため、異方性そのものを検出できない場合がある。
【０００６】
そこで本出願人は、分子配向による光学異方性を高速に測定する方法として、差動ＳＭＰ法を提案した。
【特許文献１】特開２００８−７６３２４号公報
【０００７】
この方法は、測定対象物に対してＰ偏光又はＳ偏光のいずれか一方の方向を基準方向とし、入射光及び測定光の一方を基準方向に振動する直線偏光とし、入射光及び測定光の他方を基準方向に対してπ／２±α（０＜α＜π／２）の方向に振動する一対の直線偏光とし、その一対の偏光に対応する二種類の測定光の光強度を測定し、得られた二つの光強度データの差分を表す差分データに基づいて光学異方性パラメータを測定するものであり、光学異方性パラメータとして、測定対象物の配向方位、光学軸の傾斜角、配向の大きさを短時間で測定することができる。
【０００８】
しかしながら、差動ＳＰＭ法では光学異方性物質の特性を最もよく表す複素振幅反射率比の位相差及び大きさについてはこれを測定することができず、エリプソメトリなどの他の手法を併用せざるを得ないという問題があった。
そして、測定方位に応じた複素振幅反射率比の位相差及び大きさを測定することさえできれば、従来公知の手法により、その測定結果に基づき合計７つの全ての光学異方性パラメータ（配向方位、光学軸の傾斜角、常光屈折率、異常光屈折率、配向層膜厚、配向層屈折率、無配向層膜厚）を測定することも可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、差動ＳＭＰ法をさらに発展させ、第１に異なる三つの偏光状態における複素振幅反射率比の位相差を測定することができ、第２に夫々の偏光状態における複素振幅反射率比を測定することができるようにすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、入射光を測定対象面上の測定点へ所定の測定方位から一定入射角度で照射し、その反射光に含まれる特定の方向の偏光成分の光強度を測定することにより得られた光強度データに基づき光学異方性パラメータとなる複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を測定する光学異方性パラメータ測定方法において、
前記入射光を偏光化して予め設定された測定方位で測定点に照射させて測定する際に、測定対象面を基準としてこれに直交する面内で振動する直線偏光をＰ偏光とし、このＰ偏光に直交する方向に振動する直線偏光をＳ偏光としたときに、以下のＡ〜Ｄの四つの偏光状態のうち、少なくとも三つの偏光状態で各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データ同士の二つの差から二つの光強度差データを算出し、これら二つの光強度差データを除することによりその入射光の測定方位における複素振幅反射率比の位相差Δχを算出することを特徴としている。
Ａ：Ｐ偏光の振動方向に対して±αＡ（０＜αＡ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＡ１及びγＡ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＳ偏光。
Ｂ：Ｐ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＢ１及びγＢ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｓ偏光の振動方向に対して±αＢ（０＜αＢ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
Ｃ：Ｓ偏光の振動方向に対して±αＣ（０＜αＣ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＣ１及びγＣ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＰ偏光。
Ｄ：Ｓ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＤ１及びγＤ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｐ偏光の振動方向に対して±αＤ（０＜αＤ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
【００１１】
請求項２の発明は、前記測定方位を測定点に立てられた法線の回りに変化させながら、少なくとも三つの偏光状態で各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された測定方位−光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、入射光の測定方位に応じた複素振幅反射率比の位相差Δχを算出することを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、測定対象面上の測定点に対して所定の偏光状態に偏光化された光を所定の測定方位から一定入射角度で照射する発光光学系と、その反射光を所定の偏光状態に偏光化した光の光強度を検出する受光光学系と、測定された光強度に基づき光学異方性パラメータとなる複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を算出する演算装置を備えた光学異方性パラメータ測定装置において、
前記発光光学系には、単色光を照射する光源と、偏光方向の調整が可能な偏光子と、位相の調整が可能な発光側位相補償子がこの順で介装されると共に、
前記受光光学系には、位相の調整が可能な受光側位相補償子と、偏光方向の調整が可能な検光子と、検光子を透過した偏光の光強度を測定する光センサがこの順で介装され、
測定対象面を基準としてこれに直交する面内で振動する直線偏光をＰ偏光とし、これに直交する方向に振動する直線偏光をＳ偏光としたときに、前記演算装置では、四つの偏光状態Ａ〜Ｄのうち少なくとも三つの偏光状態の各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データ同士の二つの差から二つの光強度差データを算出し、これら二つの光強度差データを除することによりその入射光の測定方位における複素振幅反射率比の位相差Δχを算出することを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は、発光光学系及び受光光学系が測定点に立てられた法線の回りに相対的に回転可能にあるいは放射状に配されて、入射光の測定方位に応じた光強度に基づき光学異方性パラメータとなる複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を算出する演算装置を備えており、演算装置では、四つの偏光状態Ａ〜Ｄのうち少なくとも三つの偏光状態の各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された測定方位−光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従って、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データ同士の二つの差から二つの測定方位−光強度差データを算出し、これら二つの光強度差データを除することにより入射光の測定方位に応じた複素振幅反射率比の位相差Δχを算出することを特徴としている。
【００１４】
さらに、請求項５〜８では、偏光状態ごとに位相等しい一組の反射光強度データの和を光強度和データとして算出し、前記光強度差データの一方と光強度和データの比よりその入射光の測定方位における／に応じた複素振幅反射率比の大きさ｜Ｒχ｜を算出するようにしている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１及び３の発明によれば、所定の測定方位から入射光を測定点に照射し、その反射光の光強度を測定する際に、予め設定された三つの偏光状態で測定し、光強度差データの比を算出することにより、その測定方位方向について夫々の偏光状態におけるその複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を測定することができる。
ここで、請求項５，７の発明のように、光強度差データと光強度和データの比を算出すれば、その測定方位方向について夫々の偏光状態におけるその複素振幅反射率比の大きさ｜Ｒχ｜（χは偏光状態）を測定することができる。
【００１６】
また、請求項２及び４のように、例えば、発光光学系及び受光光学系が測定点に立てられた法線の回りに相対的に回転可能あるいは放射状に配されて、測定方位を連続的又は段階的に変化させながら測定できるようになっていれば、入射光の測定方位に応じた複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を測定できるので、位相差Δχを測定方位の関数として測定することができる。
ここで、請求項６，８の発明のように、光強度差データと光強度和データの比を算出すれば、変化する測定方位方向について夫々の偏光状態におけるその複素振幅反射率比の大きさ｜Ｒχ｜（χは偏光状態）を測定できるので、複素振幅反射率比の大きさを測定方位の関数として測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、差動ＳＭＰ法をさらに発展させ、異なる三つの偏光状態における複素振幅反射率比の位相差を測定するという目的を達成するため、入射光を測定対象面上の測定点へ一定入射角度で照射し、その反射光に含まれる特定の方向の偏光成分の光強度を測定することにより得られた光強度データに基づき光学異方性パラメータとなる複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）を測定する光学異方性パラメータ測定方法において、
前記入射光を偏光化して予め設定された測定方位で測定点に照射させて測定する際に、測定対象面を基準としてこれに直交する面内で振動する直線偏光をＰ偏光とし、このＰ偏光に直交する方向に振動する直線偏光をＳ偏光としたときに、以下のＡ〜Ｄの四つの偏光状態のうち、少なくとも三つの偏光状態で各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定された光強度データに基づき、予め設定したプログラムに従い、各偏光状態ごとに付与する偏光間位相差の等しい反射光強度データ同士の二つの差から二つの光強度差データを算出し、これら二つの光強度差データを除することによりその入射光の測定方位における複素振幅反射率比の位相差Δχを算出することとした。
Ａ：Ｐ偏光の振動方向に対して±αＡ（０＜αＡ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＡ１及びγＡ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＳ偏光。
Ｂ：Ｐ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＢ１及びγＢ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｓ偏光の振動方向に対して±αＢ（０＜αＢ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
Ｃ：Ｓ偏光の振動方向に対して±αＣ（０＜αＣ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＣ１及びγＣ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＰ偏光。
Ｄ：Ｓ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＤ１及びγＤ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｐ偏光の振動方向に対して±αＤ（０＜αＤ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
【００１８】
図１は本発明に係る光学的異方性パラメータ測定装置の一例を示す説明図、図２は演算装置のメインルーチンの処理手順を示すフローチャート、図３はサブルーチンの処理手順を示すフローチャート、図４は偏光状態Ａにおける光強度差データ、光強度和データを示すグラフ、図５は偏光状態Ｂにおける光強度差データ、光強度和データを示すグラフ、図６は偏光状態Ｃにおける光強度差データ、光強度和データを示すグラフ、図７は偏光状態Ｄにおける光強度差データ、光強度和データを示すグラフ、図８は算出された複素振幅反射率比の位相差を示すグラフ、図９は算出された複素振幅反射率比の大きさを示すグラフである。
【００１９】
まず、本発明による複素振幅反射率及びその位相差の測定理論について説明する。
偏光の反射を考えると、複素振幅反射率ｒχ（χは偏光状態）は、
ｒχ＝｜ｒχ｜exp[iδχ]
ｒＰＰ：Ｐ偏光を入射したときの反射光のＰ偏光の複素振幅反射率
ｒＳＰ：Ｐ偏光を入射したときの反射光のＳ偏光の複素振幅反射率
ｒＰＳ：Ｓ偏光を入射したときの反射光のＰ偏光の複素振幅反射率
ｒＳＳ：Ｓ偏光を入射したときの反射光のＳ偏光の複素振幅反射率
δＰＰ：入射光のＰ偏光の位相に対する反射光のＰ偏光の位相の跳び
δＳＰ：入射光のＰ偏光の位相に対する反射光のＳ偏光の位相の跳び
δＰＳ：入射光のＳ偏光の位相に対する反射光のＰ偏光の位相の跳び
δＳＳ：入射光のＳ偏光の位相に対する反射光のＳ偏光の位相の跳び
で表される。
【００２０】
このとき、複素振幅反射率比Ｒχを下式で定義すると、
Ｒχ＝ｒχ／ｒＳＳ
＝（｜ｒχ｜ｅｘｐ［ｉδχ］）／（｜ｒＳＳ｜ｅｘｐ［ｉδＳＳ］）
＝（｜ｒχ｜／｜ｒＳＳ｜）ｅｘｐ［ｉ（δχ−δＳＳ）］
＝｜Ｒχ｜ｅｘｐ［ｉΔχ］
となり、複素振幅反射率比Ｒχの位相差Δχは、
Δχ＝δχ−δＳＳ
で表される。
【００２１】
このように定義される複素振幅反射率比Ｒχの三種類の位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳと、三種類の大きさ｜ＲＰＰ｜、｜ＲＳＰ｜、｜ＲＰＳ｜が、配向膜などの光学異方性材料の物性パラメータとして重要であり、特に、位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳを知ることが、その光学異方性材料の評価を行う上で重要である。
【００２２】
各偏光状態で測定した反射光強度の理論式は以下の通りである。
［偏光状態Ａ］
Ｐ偏光の振動方向に対して±αＡ（０＜αＡ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＡ１及びγＡ２に調整した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときの反射光の光強度はジョーンズ行列を用いて以下で表せる。
【数１】
2010060352.tif 000003
ここで、Ｉ０は装置定数、Ｅin, Eoutは入射光および測定光の偏光ベクトル、ＭＰ、Ｑ、ＭＳ、ＭＡ、ＭＲはそれぞれ偏光子、位相板、試料、検光子、座標回転のジョーンズ行列であり、夫々以下の形で与えられる。
【数２】
2010060352.tif 000004
γ：偏光間位相差
θp：偏光子の振れ角
θA：検光子の振れ角
入射光の偏光の振れ角をθとすると光強度ＩＡ（θ，γ）は次式で算出される。
【数３】
2010060352.tif 000005
偏光状態Ａにおいて、以下の各条件の下、光強度の測定が行われる。
測定１：［γ、θp、θＡ］＝［γＡ１、＋αＡ、90°］
測定２：［γ、θp、θＡ］＝［γＡ１、−αＡ、90°］
測定３：［γ、θp、θＡ］＝［γＡ２、＋αＡ、90°］
測定４：［γ、θp、θＡ］＝［γＡ１、−αＡ、90°］
上式にこの値を代入して、
ＩＡ１１＝ＩＡ（αＡ，γＡ１）
ＩＡ１２＝ＩＡ（αＡ，γＡ２）
ＩＡ２１＝ＩＡ（−αＡ，γＡ１）
ＩＡ２２＝ＩＡ（−αＡ，γＡ２）
をそれぞれ求め、その差分、和分をとると、これらは以下で与えられる。
【数４】
2010060352.tif 000006
ＤＩＡ１：ＩＡ１１とＩＡ２１の差
ＤＩＡ２：ＩＡ１２とＩＡ２２の差
ＳＩＡ：ＩＡ１１とＩＡ２１、または、ＩＡ１２とＩＡ２２の和
【００２３】
［偏光状態Ｂ］
Ｐ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＢ１及びγＢ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち、Ｓ偏光の振動方向に対して±αＢ（０＜αＢ＜π／２）の方向に振動する合計４種類の偏光の光強度は次式で算出される。
【数５】
2010060352.tif 000007
また反射光の偏光の振れ角をθとすると光強度ＩＢ（θ，γ）は次式で算出される。
【数６】
2010060352.tif 000008
偏光状態Ｂにおいて、以下の各条件の下、光強度の測定が行われる。
測定１：［γ、θp、θＡ］＝［γＢ１、０°、90°＋αＢ］
測定２：［γ、θp、θＡ］＝［γＢ１、０°、90°−αＢ］
測定３：［γ、θp、θＡ］＝［γＢ２、０°、90°＋αＢ］
測定４：［γ、θp、θＡ］＝［γＢ１、０°、90°−αＢ］
上式にこの値を代入して、
ＩＢ１１＝ＩＢ（αＢ，γＢ１）
ＩＢ１２＝ＩＢ（αＢ，γＢ２）
ＩＢ２１＝ＩＢ（−αＢ，γＢ１）
ＩＢ２２＝ＩＢ（−αＢ，γＢ２）
をそれぞれ求め、その差分、和分をとると、これらは以下で与えられる。
【数７】
2010060352.tif 000009
ＤＩＢ１：ＩＢ１１とＩＢ２１の差
ＤＩＢ２：ＩＢ１２とＩＢ２２の差
ＳＩＢ：ＩＢ１１とＩＢ２１、または、ＩＢ１２とＩＢ２２の和
【００２４】
［偏光状態Ｃ］
Ｓ偏光の振動方向に対して±αＣ（０＜αＣ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＣ１及びγＣ２に調整した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときの反射光の光強度は次式で表せる。
【数８】
2010060352.tif 000010
また偏光の振れ角をθとすると光強度ＩＣ（θ，γ）は次式で算出される。
【数９】
2010060352.tif 000011
偏光状態Ｃにおいて、以下の各条件の下、光強度の測定が行われる。
測定１：［γ、θp、θＡ］＝［γＣ１、90°＋αＣ、０°
測定２：［γ、θp、θＡ］＝［γＣ１、90°−αＣ、０°］
測定３：［γ、θp、θＡ］＝［γＣ２、90°＋αＣ、０°］
測定４：［γ、θp、θＡ］＝［γＣ１、90°−αＣ、０°］
上式にこの値を代入して、
ＩＣ１１＝ＩＣ（αＣ，γＣ１）
ＩＣ１２＝ＩＣ（αＣ，γＣ２）
ＩＣ２１＝ＩＣ（−αＣ，γＣ１）
ＩＣ２２＝ＩＣ（−αＣ，γＣ２）
をそれぞれ求め、その差分、和分をとると、これらは以下で与えられる。
【数１０】
2010060352.tif 000012
ＤＩＣ１：ＩＣ１１とＩＣ２１の差
ＤＩＣ２：ＩＣ１２とＩＣ２２の差
ＳＩＣ：ＩＣ１１とＩＣ２１、または、ＩＣ１２とＩＣ２２の和
【００２５】
［偏光状態Ｄ］
Ｓ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＤ１及びγＤ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち、Ｐ偏光の振動方向に対して±αＤ（０＜αＤ＜π／２）の方向に振動する合計４種類の偏光の光強度は下式で表される。
【数１１】
2010060352.tif 000013
また偏光の振れ角をθとすると光強度ＩＤ（θ，γ）は次式で算出される。
【数１２】
2010060352.tif 000014
偏光状態Ｄにおいて、以下の各条件の下、光強度の測定が行われる。
測定１：［γ、θp、θＡ］＝［γＤ１、90°、０°＋αＤ］
測定２：［γ、θp、θＡ］＝［γＤ１、90°、０°−αＤ］
測定３：［γ、θp、θＡ］＝［γＤ２、90°、０°＋αＤ］
測定４：［γ、θp、θＡ］＝［γＤ１、90°、０°−αＤ］
上式にこの値を代入して、
ＩＤ１１＝ＩＤ（αＤ，γＤ１）
ＩＤ１２＝ＩＤ（αＤ，γＤ２）
ＩＤ２１＝ＩＤ（−αＤ，γＤ１）
ＩＤ２２＝ＩＤ（−αＤ，γＤ２）
をそれぞれ求め、その差分、和分をとると、これらは以下で与えられる。
【数１３】
2010060352.tif 000015
【００２６】
偏光状態Ａ〜Ｄで測定した反射光強度の差同士の比及び、差と和の比を求めると以下の式が導かれる。
［偏光状態Ａ］
（１）差の比
ＤＩＡ１／ＤＩＡ２＝cos（ΔＳＰ＋γＡ１）／cos（ΔＳＰ＋γＡ２）
（２）差と和の比
ＤＩＡ１／ＳＩＡ  ＝sin(2αＡ)｜ＲＳＰ｜cos(ΔＳＰ＋γＡ１)
／｛２（｜ＲＳＰ｜２cos２αＡ＋sin２αＡ）｝
［偏光状態Ｂ］
（１）差の比
ＤＩＢ１／ＤＩＢ２＝cos（ΔＰＰ−△ＳＰ＋γＢ１）／cos（ΔＰＰ−△ＳＰ＋γＢ２）
（２）差と和の比
ＤＩＢ１／ＳＩＢ  ＝sin(2αＢ) ｜ＲＰＰ｜｜ＲＳＰ｜cos(ΔＰＰ−△ＳＰ＋γＢ１)
／｛２（｜ＲＰＰ｜２cos２αＢ＋｜ＲＳＰ｜２sin２αＢ）｝
［偏光状態Ｃ］
（１）差の比
ＤＩＣ１／ＤＩＣ２＝cos（ΔＰＰ−△ＰＳ＋γＣ１）／cos（ΔＰＰ−△ＰＳ＋γＣ２）
（２）差と和の比
ＤＩＣ１／ＳＩＣ  ＝sin(2αＣ)｜ＲＰＰ｜｜ＲＰＳ｜cos(ΔＰＰ−ΔＰＳ＋γＣ１))
／｛２（｜ＲＰＰ｜２cos２αＣ＋｜ＲＰＳ｜２sin２αＣ）｝  
［偏光状態Ｄ］
（１）差の比
ＤＩＤ１／ＤＩＤ２＝cos（ΔＰＳ＋γＤ１）／cos（ΔＰＳ＋γＤ２）
（２）差と和の比
ＤＩＤ１／ＳＩＤ  ＝sin(2αＤ)｜ＲＰＳ｜cos(ΔＰＳ＋γＤ１)
／｛２（｜ＲＰＳ｜２cos２αＤ＋sin２αＤ）｝
【００２７】
上式中、光強度差データＤＩＡ１、ＤＩＡ２、ＤＩＢ１、ＤＩＢ２、ＤＩＣ１、ＤＩＣ２、ＤＩＤ１、ＤＩＤ２は測定された反射光強度から算出できる既知の値であり、偏光の振り角αＡ〜αＤや、位相補償子などにより付与される偏光間位相差γＡ１、γＡ２、γＢ１、γＢ２、γＣ１、γＣ２、γＤ１、γＤ２も既知の設定値である。
そして、三つの複素振幅反射率比の位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳと、三つの複素振幅反射率の大きさ｜ＲＰＰ｜、｜ＲＳＰ｜、｜ＲＰＳ｜が未知数であるから、各値を代入することにより、これらの未知数を算出することができる。
【００２８】
また、測定点に立てられた法線の回りから測定点に向かう入射光の測定方位を変化させながら反射光強度を測定すれば、反射光強度、光強度差データ、光強度和データの測定方位に対する変化を測定することができ、光強度差データの変化に基づいて配向方向を求めることができ、また、位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳ及び複素振幅反射率比の大きさ｜ＲＰＰ｜、｜ＲＳＰ｜、｜ＲＰＳ｜についても測定方位に対する変化を測定することができる。
この場合、複素振幅反射率比の位相差Δχ及び大きさ｜Ｒχ｜は、配向方位、光学軸の傾斜角、常光屈折率、異常光屈折率、配向層膜厚、配向層屈折率、無配向層膜厚の七つのパラメータの関数として表すことができるので、これら六つの値に基づき、コンピュータを用いてフィッティングを行う従来公知の手法により、前記七つの光学異方性パラメータを求めることができる。
【実施例】
【００２９】
図１に示す光学異方性パラメータ測定装置１は、ステージ２に置かれたサンプルの表面（測定対象面）３上の測定点４に対して所定の偏光状態に偏光化された光を所定の測定方位から一定入射角度で照射する発光光学系１０と、その反射光を所定の偏光状態に偏光化した光の光強度を検出する受光光学系２０が、前記測定点４に立てられた法線５の回りに相対的に回転可能あるいは放射状に配されると共に、入射光の測定方位に応じた光強度に基づき光学異方性パラメータとなる複素振幅反射率比の位相差Δχ（χは偏光状態）及び大きさ｜Ｒχ｜を算出するコンピュータ（演算装置）３０を備えている。
なお、ステージ２の上方にはあおり量検出のためのオートコリメータ６が配され、ステージ２はあおり調整テーブル７、高さ調整テーブル８、回転テーブル９に取り付けられている。
【００３０】
発光光学系１０には、単色光を照射する光源１１と、偏光方向の調整が可能な偏光子１２と、位相調整が可能な発光側位相補償子１３がこの順で介装されている。
本例では、光源１１として発信波長５３２ｎｍの半導体励起ＳＨＧレーザを用い、偏光子として消光比１０−６のグラントムソンプリズムを用い、位相補償子１３としてバビネソレイユ補償板を用いた。
【００３１】
受光光学系２０には、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差の調整が可能な受光側位相補償子２１と、偏光方向の調整が可能な検光子２２と、検光子２２を透過した偏光の光強度を測定する光センサ２３がこの順で介装されている。
本例では、位相補償子２１としてバビネソレイユ補償板を用い、検光子２２として消光比１０−６のグラントムソンプリズムを用い、光センサ２３として光電子増倍管を用い、この光センサ２３で検出された光強度がコンピュータ３０に組み込まれたＡ−Ｄ変換器を用いてデジタルデータ化されて読み取られるようになっている。
【００３２】
また、本例では、一対の発光光学系１０及び受光光学系２０で入射角の測定方位を連続的に変化させることができるように、サンプルを置くステージ２に対して相対的に回転可能に配され、具体的には、ステージ２が水平に回転駆動される回転テーブルで形成されている。
この場合、ステージ２を固定して、発光光学系１０及び受光光学系２０を回転可能に配する場合であってもよく、また、例えば複数対の発光光学系１０及び受光光学系２０を等角的に放射状に配する場合であっても良い。
さらに、複素振幅反射率比の位相差Δχ及び大きさ｜Ｒχ｜を特定の測定方位についてのみ測定する場合は、発光光学系１０及び受光光学系２０をステージ２に対して相対的に回転可能に配したり、放射状に複数対設けるなどの測定方位可変機構は必要ない。
【００３３】
そして、ステージを回転させ入射光の測定方位を変化させながら、以下のＡ〜Ｄの四つの偏光状態のうち少なくとも三つの偏光状態の各４種類ずつ合計１２種類の反射光について測定方位−光強度データを測定する。
Ａ：Ｐ偏光の振動方向に対して±αＡ（０＜αＡ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＡ１及びγＡ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＳ偏光。
Ｂ：Ｐ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＢ１及びγＢ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｓ偏光の振動方向に対して±αＢ（０＜αＢ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
Ｃ：Ｓ偏光の振動方向に対して±αＣ（０＜αＣ＜π／２）の方向に振動する一対の偏光
について、夫々のＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光間位相差をγＣ１及びγＣ２に調整
した合計４種類の偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、各反射光に含
まれる合計４種類のＰ偏光。
Ｄ：Ｓ偏光を入射光として測定対象面で反射させたときに、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光
成分の偏光間位相差をγＤ１及びγＤ２に調整した２種類の光に含まれる偏光のうち
、Ｐ偏光の振動方向に対して±αＤ（０＜αＤ＜π／２）の方向に振動する合計４種
類の偏光。
【００３４】
コンピュータ３０は、その入力側にステージ２を駆動する回転テーブル９の回転角センサ９ｓ、光センサ２３が接続され、出力側に、光源１１、回転テーブル９の駆動機構９ｄ、偏光子１２の駆動機構１２ｄ、発光側位相補償子１３の駆動機構１３ｄ、受光側位相補償子２１の駆動機構２１ｄ、検光子２２の駆動機構２２ｄが接続されている。
これにより、偏光子１２、発光側位相補償子１３、受光側位相補償子２１、検光子２２を調整して、偏光状態Ａ〜Ｄに設定することができ、また、夫々の偏光状態Ａ〜Ｄにおいて光センサ２３で光強度を検出すると同時に、その検出時点における入射光の測定方位が入力されるようになっている。
【００３５】
そして、コンピュータ３０では、予め設定したプログラムに従って、偏光状態ごとに位相の等しい反射光強度データ同士の二つの差から二つの測定方位−光強度差データを算出し、これら二つの光強度差データの比より入射光の測定方位に応じた複素振幅反射率比の位相差Δχを及び大きさ｜Ｒχ｜を算出する。
【００３６】
図２及び図３はコンピュータによる処理手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳＴＰ１は初期設定を行う。
偏光状態Ａ〜Ｄのうちどの偏光状態で測定するか三つの偏光状態を設定すると共に、ここで設定した偏光状態に応じて、偏光子１３により設定されるＰ偏光及びＳ偏光に対する振れ角αＡ及びαＣと、検光子１４により設定されるＳ偏光及びＰ偏光に対する振れ角αＢ及びαＤを設定し、発光側位相補償子１３及び受光側位相補償子２１で設定される位相差を設定する。
本例では、偏光状態Ａ〜Ｃが設定され、偏光子１３又は検光子による振れ角が
αＡ＝αＢ＝αＣ＝αＤ＝１０°
に設定され、発光側位相補償子１３及び受光側位相補償子２１で付与される偏光間位相差が、
γＡ１＝γＢ１＝γＣ１＝γＤ１＝０°
γＡ２＝γＢ２＝γＣ２＝γＤ２＝９０°
に設定される。
【００３７】
ステップＳＴＰ２では所定のスタートスイッチが押されるまで待機し、押されたときにステップＳＴＰ３で光源１１及び光センサ２３がオンされて、ステージ２上に載せられたサンプルについて光学異方性パラメータの測定を開始する。
まず、ステップＳＴＰ４では、偏光状態Ａが選択されているか否かが判断され、選択されているときはサブルーチンＡの処理を行い、選択されていないときあるいはその処理が終了した時点でステップＳＴＰ５に移行する。
ステップＳＴＰ５では、偏光状態Ｂが選択されているか否かが判断され、選択されているときはサブルーチンＢの処理を行い、選択されていないときあるいはその処理が終了した時点でステップＳＴＰ６に移行する。
ステップＳＴＰ６では、偏光状態Ｃが選択されているか否かが判断され、選択されているときはサブルーチンＣの処理を行い、選択されていないときあるいはその処理が終了した時点でステップＳＴＰ７に移行する。
ステップＳＴＰ７では、偏光状態Ｄが選択されているか否かが判断され、選択されているときはサブルーチンＤの処理を行い、選択されていないときあるいはその処理が終了した時点でステップＳＴＰ８に移行する。
【００３８】
便宜上、偏光子及び検光子の角度はＰ偏光方向を０°、Ｓ偏光方向を９０°とし、偏光子１２の角度θＰ、発光側位相補償子１３により付与される偏光間位相差λin、受光側位相補償子１４により付与される偏光間位相差λout、検光子１２の角度θＡとする。
図３（ａ）に示すサブルーチンＡのステップＳＴＰ１１では、各駆動機構１２ｄ、１３ｄ、２１ｄ、２２ｄを起動して、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０＋αＡ、０、０、９０］となるように発光光学系１０及び受光光学系２０を調整し、ステップ１２でステージ２を３６０°回転させながら所定角度間隔ごとに光強度ＩＡ１１を読み込む。
ステップＳＴＰ１３で、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０−αＡ、０、０、９０］となるように発光光学系１０及び受光光学系２０を調整し、ステップＳＴＰ１４でステージ２を３６０°回転させながら所定角度間隔ごとに光強度ＩＡ２１を読み込む。
ステップＳＴＰ１５で、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０＋αＡ、９０、０、９０］となるように発光光学系１０及び受光光学系２０を調整し、ステップＳＴＰ１６でステージ２を３６０°回転させながら所定角度間隔ごとに光強度ＩＡ１２を読み込む。
ステップＳＴＰ１７で、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０−αＡ、９０、０、９０］となるように発光光学系１０及び受光光学系２０を調整し、ステップＳＴＰ１８でステージ２を３６０°回転させながら所定角度間隔ごとに光強度ＩＡ２２を読み込む。
【００３９】
以下同様に、図３（ｂ）に示すサブルーチンＢのステップＳＴＰ２１では、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０、０、０、９０＋αＢ］として、ステップ２２で光強度ＩＢ１１を読み込む。
ステップＳＴＰ２３で、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０、０、０、９０−αＢ］として、ステップＳＴＰ２４で光強度ＩＢ２１を読み込む。
ステップＳＴＰ２５で、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０、０、９０、９０＋αＢ］として、ステップＳＴＰ２６で光強度ＩＢ１２を読み込む。
ステップＳＴＰ２７で、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０、９０、０、９０−αＢ］として、ステップＳＴＰ２８で光強度ＩＢ２２を読み込む。
【００４０】
図３（ｃ）に示すサブルーチンＣのステップＳＴＰ３１では、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［９０＋αＣ、０、０、０］として、ステップ２２で光強度ＩＣ１１を読み込む。
ステップＳＴＰ２３では、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［９０−αＣ、０、０、０］として、ステップＳＴＰ２３で光強度ＩＣ２１を読み込む。
ステップＳＴＰ２５では、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［９０＋αＣ、９０、０、０］］として、ステップＳＴＰ２６で光強度ＩＣ１２を読み込む。
ステップＳＴＰ２７では、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［９０−αＣ、９０、０、０］］として、ステップＳＴＰ２８で光強度ＩＣ２２を読み込む。
【００４１】
図３（ｄ）に示すサブルーチンＤのステップＳＴＰ４１では、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０、０、０、９０＋αＢ］として、ステップ４２で光強度ＩＤ１１を読み込む。
ステップＳＴＰ４３では、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０−αＢ、０、０、９０］として、ステップＳＴＰ４４で光強度ＩＤ２１を読み込む。
ステップＳＴＰ４５では、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０＋αＢ、９０、０、９０］として、ステップＳＴＰ４６で光強度ＩＤ１２を読み込む。
ステップＳＴＰ４７では、［θＰ、λin、λout、θＡ］＝［０−αＢ、９０、０、９０］として、ステップＳＴＰ４８で光強度ＩＤ２２を読み込む。
【００４２】
各サブルーチンＡ〜Ｄによる測定が終了すると、ステップＳＴＰ８に移行し、測定結果に基づき、複素振幅反射率比の位相差Δχを及び大きさ｜Ｒχ｜が算出される。
ステップＳＴＰ８では各偏光状態Ａ〜Ｄで測定された光強度に基づき、偏光状態ごとに位相の等しい反射光強度データ同士の二つの差から二つの測定方位−光強度差データを算出し、位相の等しい反射光強度データの和を測定方位−光強度和データとして算出する。
図４（ａ）〜（ｃ）は，偏光状態Ａにおける反射光強度差ＤＩＡ１＝ＩＡ１１−ＩＡ２１、反射光強度差ＤＩＡ２＝ＩＡ１２−ＩＡ２２、反射光強度和ＳＩＡ＝ＩＡ１１＋ＩＡ２１の測定結果である。
図５（ａ）〜（ｃ）は，偏光状態Ｂにおける反射光強度差ＤＩＢ１＝ＩＢ１１−ＩＢ２１、反射光強度差ＤＩＢ２＝ＩＢ１２−ＩＢ２２、反射光強度和ＳＩＢ＝ＩＢ１１＋ＩＢ２１の測定結果である。
図６（ａ）〜（ｃ）は，偏光状態Ｃにおける反射光強度差ＤＩＣ１＝ＩＣ１１−ＩＣ２１、反射光強度差ＤＩＣ２＝ＩＣ１２−ＩＣ２２、反射光強度和ＳＩＣ＝ＩＣ１１＋ＩＣ２１の測定結果である。
図７（ａ）〜（ｃ）は，偏光状態Ｄにおける反射光強度差ＤＩＤ１＝ＩＤ１１−ＩＤ２１、反射光強度差ＤＩＤ２＝ＩＤ１２−ＩＤ２２、反射光強度和ＳＩＤ＝ＩＤ１１＋ＩＤ２１の測定結果である。
そして、ステップＳＴＰ９では、偏光状態ごとに二つの光強度差データの比が算出されると共に、光強度差データの一方と光強度和データの比が算出される。
【００４３】
次いで、ステップＳＴＰ１０では、複素振幅反射率比の位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳ及び大きさ｜ＲＰＰ｜、｜ＲＳＰ｜、｜ＲＰＳ｜が算出される。
このとき、光強度差データの比を表す理論式と、光強度差データの一方と光強度和データの比を表す理論式は、ステップＳＴＰ１で設定したパラメータより、次式に書き換えられる。
［偏光状態Ａ］
（１）差の比
ＤＩＡ１／ＤＩＡ２＝cot（ΔＳＰ）
（２）差と和の比
ＤＩＡ１／ＳＩＡ  ＝cos（ΔＳＰ）／{tan10／｜ＲＳＰ｜＋｜ＲＳＰ｜／tan10}
ＤＩＡ１、ＤＩＡ２、ＳＩＡは測定値から算出できる既知の値であるので、これらの式からΔＳＰ及び｜ＲＳＰ｜が算出される。
［偏光状態Ｂ］
（１）差の比
ＤＩＢ１／ＤＩＢ２＝cot（ΔＰＰ−ΔＳＰ）
（２）差と和の比
ＤＩＢ１／ＳＩＢ  ＝cos（ΔＰＰ−ΔＳＰ）
／{｜ＲＳＰ｜tan10／｜ＲＰＰ｜＋｜ＲＰＰ｜／tan10}
ＤＩＢ１、ＤＩＢ２、ＳＩＢは測定値から算出できる既知の値、ΔＳＰ及び｜ＲＳＰ｜は偏光状態Ａの測定結果により既知であるので、これらの式からΔＰＰ及び｜ＲＰＰ｜が算出される。
［偏光状態Ｃ］
（１）差の比
ＤＩＣ１／ＤＩＣ２＝cot（ΔＰＰ−ΔＰＳ）
（２）差と和の比
ＤＩＣ１／ＳＩＣ  ＝cos（ΔＰＰ−ΔＰＳ）
／{｜ＲＳＰ｜tan10／｜ＲＰＰ｜＋｜ＲＰＰ｜／tan10}
ＤＩＣ１、ＤＩＣ２、ＳＩＣは測定値から算出できる既知の値、ΔＰＰ及び｜ＲＰＰ｜は偏光状態Ｂの測定結果により既知であるので、これらの式からΔＰＳ及び｜ＲＰＳ｜が算出される。
［偏光状態Ｄ］
（１）差の比
ＤＩＤ１／ＤＩＤ２＝cot（ΔＰＳ）
（２）差と和の比
ＤＩＤ１／ＳＩＤ  ＝cos（ΔＰＳ）／{tan10／｜ＲＰＳ｜＋｜ＲＰＳ｜／tan10}
ＤＩＤ１、ＤＩＤ２、ＳＩＤは測定値から算出できる既知の値であるので、これらの式からΔＰＳ及び｜ＲＰＳ｜が算出される。
【００４４】
このように、偏光状態Ａ〜Ｄから、複素振幅反射率比の三種類の位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳに関しこれらを未知数とする合計４種類の光強度差データの比の理論式が成り立つので、このうち三種類を用いることにより、位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳを算出することができ、したがって、三種類の偏光状態について反射光強度を測定すれば足りる。
また同様に、偏光状態Ａ〜Ｄから、複素振幅反射率比の三種類の大きさ｜ＲＰＰ｜、｜ＲＳＰ｜、｜ＲＰＳ｜に関しこれらを未知数とする合計４種類の光強度差データの比の理論式が成り立つので、このうち三種類を用いることにより、位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳを算出することができ、したがって、三種類の偏光状態について反射光強度を測定すれば足りる。
【００４５】
図８（ａ）〜（ｃ）が算出された複素振幅反射率比の位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳ、
図９（ａ）〜（ｃ）が算出された複素振幅反射率比の大きさ｜ＲＰＰ｜、｜ＲＳＰ｜、｜ＲＰＳ｜を表すグラフである。
【００４６】
また、このようにして算出された複素振幅反射率比の位相差ΔＰＰ、ΔＳＰ、ΔＰＳ及び大きさ｜ＲＰＰ｜、｜ＲＳＰ｜、｜ＲＰＳ｜は、それぞれ、配向方位、光学軸の傾斜角、常光屈折率、異常光屈折率、配向層膜厚、配向層屈折率、無配向層膜厚の七つのパラメータの関数として表すことができるので、これら六つの値に基づき、コンピュータを用いてフィッティングを行う従来公知の手法により、前記七つの光学異方性パラメータを求めることができる。
【００４７】
液晶配向膜をサンプルとして測定された複素振幅反射率比の位相差及び大きさに基づいて、Berremanの４×４行列を使い、上記パラメータをフィッティングにより求めたところ、配向方位９０.３°、光学軸の傾斜角２４.６°、常光屈折率１.７６、異常光屈折率１.７９、配向層膜厚６.０ｎｍ、配向層屈折率１.７７、無配向層膜厚９４.１ｎｍであり、一般のエリプソメトリによる測定結果と一致した。
【００４８】
さらに、測定に際し、発光光学系１０及び受光光学系２０を調整しながらステージ２を合計１２回転させる必要があるが、それでも合計測定時間は、２０〜３０秒前後であり、一般化エリプソメトリ法による測定に比して１／１０の時間の極めて短い時間で測定が可能となり、工場の生産ラインの製品検査などに応用することが可能となった。
【００４９】
なお、発光側及び受光側の位相補償子１２、２１にバビネソレイユ位相板を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、位相差固定の位相板を光路に対して進退可能に配した位相補償子を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、光学異方性を有する製品、特に、液晶配向膜の品質検査などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る光学的異方性パラメータ測定装置の一例を示す説明図。
【図２】演算装置のメインルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【図３】サブルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【図４】偏光状態Ａにおける光強度差データ、光強度和データを示すグラフ。
【図５】偏光状態Ｂにおける光強度差データ、光強度和データを示すグラフ。
【図６】偏光状態Ｃにおける光強度差データ、光強度和データを示すグラフ。
【図７】偏光状態Ｄにおける光強度差データ、光強度和データを示すグラフ。
【図８】算出された複素振幅反射率比の位相差を示すグラフ。
【図９】算出された複素振幅反射率比の大きさを示すグラフ。
【符号の説明】
【００５２】
１    光学異方性パラメータ測定装置
２    ステージ
３    サンプルの表面（測定対象面）
４    測定点
５    法線
１０  発光光学系
１１  光源
１２  偏光子
１３  発光側位相補償子
２０  受光光学系
２１  受光側位相補償子
２２  検光子
２３  光センサ
３０  コンピュータ（演算装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010060352.tif 000022
【図８】
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【図９】
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