(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすとみなして、クラマース・クローニッヒの関係式から光透過性物質の複素屈折率を決定することを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学定数測定方法において、光透過性物質の複素屈折率の虚部の波長依存性曲線が吸収スペクトル曲線と相似形をなすとみなしてクラマース・クローニッヒの関係式から複素屈折率を決定するときに、クラマース・クローニッヒの関係式中で現われる吸収スペクトルの非測定領域からの寄与分を、測定領域の全波長域で均一に補償することを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項３】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、光透過性物質の複素屈折率虚部の波長依存性曲線が吸収スペクトル曲線と相似形をなすとみなしてクラマース・クローニッヒの関係式から複素屈折率を決定するときに、クラマース・クローニッヒの関係式中で現われる吸収スペクトルの非測定領域からの寄与分を、測定領域において波長に関する一次関数で補償することを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項４】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、吸収スペクトルと、少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、光透過性物質の膜厚とを測定し、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率を決定することを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項５】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、吸収スペクトルと、少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとを測定し、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚値とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率及び膜厚を決定することを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項６】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、吸収スペクトルと、少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、光透過性物質の膜厚とを測定し、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部において、吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数で近似し、この各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率を決定することを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項７】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、吸収スペクトルと、少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとを測定し、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数で近似し、この一次関数による各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と光透過性の物質の膜厚を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と、光透過性物質の膜厚値とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率及び膜厚を決定することを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項８】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段と、少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段と、光透過性物質の膜厚を測定する膜厚測定手段と、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値とを求める定数決定手段とを有していることを特徴とする光学定数測定装置。
【請求項９】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段と、少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段と、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚値とを求める定数測定手段とを有していることを特徴とする光学定数測定装置。
【請求項１０】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段と、少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段と、光透過性物質の膜厚を測定する膜厚測定手段と、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数で近似し、この一次関数による各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値とを求める定数測定手段とを有していることを特徴とする光学定数測定装置。
【請求項１１】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段と、少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段と、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数により近似し、この各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と光透過性物質の膜厚とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と、光透過性物質の膜厚値とを求める定数測定手段とを有していることを特徴とする光学定数測定装置。
【請求項１２】
透明基板上に成膜した光透過性の物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、任意に仮定した光透過性物質の膜厚ｄRTを用いて光透過性物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、先に求められた複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで、複数波長における複素屈折率の実部と光透過性物質の膜厚ｄKKを求める第１の工程と、先にＲ−Ｔ法により求められた複素屈折率の虚部データを計算したときに仮定した膜厚値ｄRTと第１の工程で計算された膜厚ｄKKとを比較する第２の工程と、第１の工程で求められた光透過性物質の膜厚ｄKKをｄRTとし、このｄRTを用いてＲ−Ｔ法により複数波長における複素屈折率の虚部を求める第３の工程とを、第２の工程でｄKKとｄRTとが略等しくなるまで繰り返し行ない、このｄKKとｄRTが略等しくなったときに得られる複素屈折率を光透過性物質の複素屈折率とし、および／または、このｄKKとｄRTが略等しくなったときに得られる膜厚値を光透過性物質の膜厚とすることを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学定数測定方法において、複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める場合に、複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式により求められた複数波長における複素屈折率の実部に、前記複数波長における複素屈折率の虚部データの非測定波長範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式中の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複数波長における複素屈折率の実部を求め、複数波長において測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する複数波長における前記複素屈折率虚部の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかとの誤差が最小となる複数波長における前記複素屈折率の虚部データの定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を求めることで、光透過性の物質の複素屈折率の実部を計算することを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の光学定数測定方法において、Ｒ−Ｔ法により複素屈折率の虚部を求めるために少なくとも透過率データを用いることを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項１５】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、光透過性物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、次いで、該複素屈折率の複数波長における虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める光学定数測定方法において、複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める場合に、複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式により求められた複数波長における複素屈折率の実部に、前記複数波長における複素屈折率の虚部データの非測定波長範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式中の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複数波長における複素屈折率の実部を求め、複数波長において測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する複数波長における前記複素屈折率虚部の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかとの誤差が最小となる複数波長における前記複素屈折率の虚部データの定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を求めることで、光透過性の物質の複素屈折率の実部を計算することを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項１６】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、光透過性物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、次いで、該複素屈折率の複数波長における虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める光学定数測定方法において、Ｒ−Ｔ法により複素屈折率の虚部を求めるために少なくとも透過率データを用いることを特徴とする光学定数測定方法。
【請求項１７】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、反射率と透過率をある波長範囲で測定するデータ測定手段と、透明基板上に成膜した光透過性の物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、光透過性の物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、次いで、該複素屈折率の複数波長における虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで複数波長における複素屈折率の実部を求める定数決定手段とを有していることを特徴とする光学定数測定装置。
【請求項１８】
透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、反射率と透過率をある波長範囲で測定するデータ測定手段と、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、任意に仮定した光透過性物質の膜厚ｄRTを用いて光透過性の物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、先に求められた複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで、複数波長における複素屈折率の実部と光透過性物質の膜厚を求める第１の定数決定手段と、先にＲ−Ｔ法により求められた複素屈折率の虚部データを計算したときに仮定した膜厚値ｄRTと第１の定数決定手段で求められた膜厚ｄKKとを比較する比較手段と、第１の定数決定手段で求められた光透過性物質の膜厚ｄKKをｄRTとし、このｄRTを用いてＲ−Ｔ法により複数波長における複素屈折率の虚部を求める第２の定数決定手段とを有し、前記比較手段でｄKKとｄRTが略等しくなるまで第１の定数決定手段および第２の定数決定手段により複数波長における複素屈折率の実部と光透過性物質の膜厚と複素屈折率の虚部を繰り返し求め、比較手段においてｄKKとｄRTが略等しくなったときに得られる複素屈折率を光透過性の物質の複素屈折率とし、および／または、このｄKKとｄRTが略等しくなったときに得られる膜厚値を光透過性の物質の膜厚とする最終決定手段とを備えたことを特徴とする光学定数測定装置。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載の光学定数測定装置において、複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める場合に、複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式により求められた複数波長における複素屈折率の実部に、前記複数波長における複素屈折率の虚部データの非測定波長範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式中の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複数波長における複素屈折率の実部を求め、複数波長において測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する複数波長における前記複素屈折率虚部の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかとの誤差が最小となる複数波長における前記複素屈折率の虚部データの定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を求めることで、光透過性の物質の複素屈折率の実部を算出することを特徴とする光学定数測定装置。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載の光学定数測定装置において、Ｒ−Ｔ法により複素屈折率の虚部を求めるために少なくとも透過率データを用いることを特徴とする光学定数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質の光学定数である複素屈折率や膜厚を測定する光学定数測定方法及び光学定数測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば基板上に作成した色素薄膜の膜面反射率，基板面反射率，透過率と、前記反射率，透過率測定後に色素上に金反射膜を設けたときの基板面反射率とから、色素の複素屈折率、及び波長分散性を計算によって評価する方法が知られている（例えば“Ｕｎｉｑｕｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ  ｏｆ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｓｏｌｕｂｌｅ  ｎａｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｓ”  Ｊ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．，  Ｐｅｒｋｉｎ  Ｔｒａｎｓ．  ２，  １９９６  ｐ．  １２１９）。
【０００３】
この方法は、Ｒ−Ｔ法と称されており、Ｒ−Ｔ法では、図６７に示すような基板１／記録層２という構成サンプルで、記録層側（空気側）から波長λの光を入射させ、そのときの記録層側からの反射率をＲｅｘｐとして測定し、また、基板１からの透過率をＴｅｘｐとして測定する。また、図６８に示すような基板１／記録層２／金属反射層３という構成サンプルで、基板１側から波長λの光を入射させ、そのときの基板１側からの反射率をＲｍｅｘｐとして測定する。いま、色素を含む記録層２（記録材料）の複素屈折率Ｎ２をｎ−ｉｋ、基板１の複素屈折率Ｎ３をｎｓ−ｉｋｓ、空気の複素屈折率Ｎ１をｎａｉｒ−ｉｋａｉｒ、色素を含む記録層２（記録材料）の膜厚をｄとし、図６７の基板１／記録層２という構成サンプルで、記録層側（空気側）からの反射率の計算値をＲｃａｌ、基板側からの透過率の計算値をＴｃａｌとし、また、図６８の基板１／記録層２／金属反射層３という構成サンプルで、基板側からの反射率の計算値をＲｍｃａｌとすると、各測定値に対し次式をそれぞれ満足するようなｎ、ｋの値（曲線）Ｒｃａｌ，Ｔｃａｌ，Ｒｍｃａｌが求められる。
【０００４】
【数１】
0003578620.tif 000002
【０００５】
今の場合は、Ｒｃａｌ−Ｒｅｘｐ，Ｔｃａｌ−Ｔｅｘｐ，Ｒｍｃａｌ−Ｒｍｅｘｐの交点が、記録層２の複素屈折率ｎ、ｋとなる（図６９を参照）。すなわち、ｎが複素屈折率の実数部分，ｋが複素屈折率の虚数部分として求められる。
【０００６】
また、記録層２の複素屈折率ｎ、ｋを求める他の方法として、垂直入射反射率から複素屈折率を求める方法もある。この方法は、垂直入射反射率法（クラマース・クローニッヒ法）と称され、この方法では、垂直入射反射光に対する平面研磨試料のエネルギー反射率をＲ（ω）、反射による位相とび（遅れ）をφ（ω）とすると、複素屈折率ｒ（ω）は次式で与えられる。
【０００７】
【数２】
0003578620.tif 000003
【０００８】
数２を変形すると（数２の対数をとると）、次式が得られる。
【０００９】
【数３】
0003578620.tif 000004
【００１０】
この関係をクラマース・クローニッヒの関係式に代入すると次式が得られる。
【００１１】
【数４】
0003578620.tif 000005
【００１２】
この結果から、垂直入射光に対する強度反射率Ｒ（ω）を理想的にはω＝０から∞まで測定できれば、上式によって反射による位相とびφ（ω）を計算でき、次式によって複素屈折率を求めることができる。
【００１３】
【数５】
0003578620.tif 000006
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した各方法には、次のような問題があった。
【００１５】
すなわち、Ｒ−Ｔ法では、物質の複素屈折率を測定するときに、この物質の膜厚が予め測定されている必要があるため、膜厚測定精度で複素屈折率の評価精度が決まってしまう。
【００１６】
また、複素屈折率と膜厚を未知とすることも可能であるが、収束する解が複数存在する可能性が非常に多いため、評価結果の信頼性が低下する。そして、解が複数存在した場合に、意味のある解を選択させることがプログラム上では困難である。
【００１７】
さらに、複素屈折率と膜厚を未知とした場合で、複素屈折率の波長依存性を評価する場合は、各波長で得られた最適膜厚がほぼ一致することは非常に希であると考えられる。
【００１８】
また、反射率や透過率のデータを複数用いるため、それぞれの測定精度の影響を受けやすいという問題がある。
【００１９】
一方、垂直入射反射率法（クラマース・クローニッヒ法）は、基本的には薄膜の測定には不向きである。すなわち、薄膜の場合は多重反射の効果を取り入れなければならないため、正確な膜厚を知る必要があるが、膜厚をも未知とした場合はＲ−Ｔ法と同様に収束する解の信用性が低下するという問題がある。
【００２０】
このように、従来の方法では、透明基板上に成膜した光透過性物質の光学定数である複素屈折率や膜厚を精度良く（信頼性良く）測定することができないという問題があった。
【００２１】
本発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率や膜厚などの光学定数を信頼性良く測定することの可能な光学定数測定方法及び光学定数測定装置を提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすとみなして、クラマース・クローニッヒの関係式から光透過性物質の複素屈折率を決定することを特徴としている。
【００２３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光学定数測定方法において、光透過性物質の複素屈折率の虚部の波長依存性曲線が吸収スペクトル曲線と相似形をなすとみなしてクラマース・クローニッヒの関係式から複素屈折率を決定するときに、クラマース・クローニッヒの関係式中で現われる吸収スペクトルの非測定領域からの寄与分を、測定領域の全波長域で均一に補償することを特徴としている。
【００２４】
また、請求項３記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、光透過性物質の複素屈折率虚部の波長依存性曲線が吸収スペクトル曲線と相似形をなすとみなしてクラマース・クローニッヒの関係式から複素屈折率を決定するときに、クラマース・クローニッヒの関係式中で現われる吸収スペクトルの非測定領域からの寄与分を、測定領域において波長に関する一次関数で補償することを特徴としている。
【００２５】
また、請求項４記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、
吸収スペクトルと、
少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、
光透過性物質の膜厚とを測定し、
光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、
測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率を決定することを特徴としている。
【００２６】
また、請求項５記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、
吸収スペクトルと、
少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとを測定し、
光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、
測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚値とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率及び膜厚を決定することを特徴としている。
【００２７】
また、請求項６記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、
吸収スペクトルと、
少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、
光透過性物質の膜厚とを測定し、
光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部において、吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数で近似し、この各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、
測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率を決定することを特徴としている。
【００２８】
また、請求項７記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、
吸収スペクトルと、
少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとを測定し、
光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数で近似し、この一次関数による各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、
測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と光透過性の物質の膜厚を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と、光透過性物質の膜厚値とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率及び膜厚を決定することを特徴としている。
【００２９】
また、請求項８記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、
吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段と、
少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段と、
光透過性物質の膜厚を測定する膜厚測定手段と、
光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値とを求める定数決定手段とを有していることを特徴としている。
【００３０】
また、請求項９記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、
吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段と、
少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段と、
光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚値とを求める定数測定手段とを有していることを特徴としている。
【００３１】
また、請求項１０記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、
吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段と、
少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段と、
光透過性物質の膜厚を測定する膜厚測定手段と、
光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数で近似し、この一次関数による各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値とを求める定数測定手段とを有していることを特徴としている。
【００３２】
また、請求項１１記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段と、少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段と、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数により近似し、この各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と光透過性物質の膜厚とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と、光透過性物質の膜厚値とを求める定数測定手段とを有していることを特徴としている。
【００３４】
また、請求項１２記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性の物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、任意に仮定した光透過性物質の膜厚ｄRTを用いて光透過性物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、先に求められた複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで、複数波長における複素屈折率の実部と光透過性物質の膜厚ｄKKを求める第１の工程と、先にＲ−Ｔ法により求められた複素屈折率の虚部データを計算したときに仮定した膜厚値ｄRTと第１の工程で計算された膜厚ｄKKとを比較する第２の工程と、第１の工程で求められた光透過性物質の膜厚ｄKKをｄRTとし、このｄRTを用いてＲ−Ｔ法により複数波長における複素屈折率の虚部を求める第３の工程とを、第２の工程でｄKKとｄRTとが略等しくなるまで繰り返し行ない、このｄKKとｄRTが略等しくなったときに得られる複素屈折率を光透過性物質の複素屈折率とし、および／または、このｄKKとｄRTが略等しくなったときに得られる膜厚値を光透過性物質の膜厚とすることを特徴としている。
【００３５】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１２に記載の光学定数測定方法において、複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める場合に、複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式により求められた複数波長における複素屈折率の実部に、複数波長における複素屈折率の虚部データの非測定波長範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式中の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複数波長における複素屈折率の実部を求め、複数波長において測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する複数波長における複素屈折率虚部の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかとの誤差が最小となる複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を求めることで、光透過性の物質の複素屈折率の実部を計算することを特徴としている。
【００３６】
また、請求項１４記載の発明は、請求項１２に記載の光学定数測定方法において、Ｒ−Ｔ法により複素屈折率の虚部を求めるために少なくとも透過率データを用いることを特徴としている。
また、請求項１５の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、光透過性物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、次いで、該複素屈折率の複数波長における虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める光学定数測定方法において、複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める場合に、複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式により求められた複数波長における複素屈折率の実部に、前記複数波長における複素屈折率の虚部データの非測定波長範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式中の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複数波長における複素屈折率の実部を求め、複数波長において測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する複数波長における前記複素屈折率虚部の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかとの誤差が最小となる複数波長における前記複素屈折率の虚部データの定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を求めることで、光透過性の物質の複素屈折率の実部を計算することを特徴としている。
また、請求項１６の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、光透過性物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、次いで、該複素屈折率の複数波長における虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める光学定数測定方法において、Ｒ−Ｔ法により複素屈折率の虚部を求めるために少なくとも透過率データを用いることを特徴としている。
【００３７】
また、請求項１７記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、反射率と透過率をある波長範囲で測定するデータ測定手段と、透明基板上に成膜した光透過性の物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、光透過性の物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、次いで、該複素屈折率の複数波長における虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで複数波長における複素屈折率の実部を求める定数決定手段５２とを有していることを特徴としている。
【００３８】
また、請求項１８記載の発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、反射率と透過率をある波長範囲で測定するデータ測定手段と、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、任意に仮定した光透過性物質の膜厚ｄRTを用いて光透過性の物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、先に求められた複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで、複数波長における複素屈折率の実部と光透過性物質の膜厚を求める第１の定数決定手段と、先にＲ−Ｔ法により求められた複素屈折率の虚部データを計算したときに仮定した膜厚値ｄRTと第１の定数決定手段で求められた膜厚ｄKKとを比較する比較手段と、第１の定数決定手段で求められた光透過性物質の膜厚ｄKKをｄRTとし、このｄRTを用いてＲ−Ｔ法により複数波長における複素屈折率の虚部を求める第２の定数決定手段とを有し、比較手段でｄKKとｄRTが略等しくなるまで第１の定数決定手段および第２の定数決定手段により複数波長における複素屈折率の実部と光透過性物質の膜厚と複素屈折率の虚部を繰り返し求め、比較手段においてｄKKとｄRTが略等しくなったときに得られる複素屈折率を光透過性の物質の複素屈折率とし、および／または、このｄKKとｄRTが略等しくなったときに得られる膜厚値を光透過性の物質の膜厚とする最終決定手段とを備えたことを特徴としている。
【００３９】
また、請求項１９記載の発明は、請求項１７または請求項１８に記載の光学定数測定装置において、複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める場合に、複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式により求められた複数波長における複素屈折率の実部に、複数波長における複素屈折率の虚部データの非測定波長範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式中の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複数波長における複素屈折率の実部を求め、複数波長において測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する複数波長における複素屈折率虚部の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかとの誤差が最小となる複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を求めることで、光透過性の物質の複素屈折率の実部を算出することを特徴としている。
【００４０】
また、請求項２０記載の発明は、請求項１８または請求項１９に記載の光学定数測定装置において、Ｒ−Ｔ法により複素屈折率の虚部を求めるために少なくとも透過率データを用いることを特徴としている。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明では、透明基板上に成膜した光透過性物質の光学定数である複素屈折率や膜厚の測定を、次のようにして行なうようにしている。
【００４２】
図１には、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、光透過性物質の複素屈折率Ｎ２＝（ｎ−ｉｋ）の実部ｎと虚部ｋとが示されている。すなわち、光透過性物質の複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとの波長依存性が示されている。また、図２には、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線（吸収スペクトルデータ）が示されている。なお、この吸収スペクトル曲線（データ）は、光透過性物質に対する入射光強度をＩ０，透過光強度をＩとするとき、（Ｉ０／Ｉ）の対数ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）として求められる。
【００４３】
このとき、本発明の第１の実施形態では、先ず、第１の近似として、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすとする。すなわち、本発明は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋを、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍Ｃ０と仮定する。図３にはこの様子が示されている。
【００４４】
また、本発明の第１の実施形態では、第２の近似として、限られた波長域の吸収スペクトル曲線から複素屈折率を精度良く評価するために、波長領域を３分割するようにしている。すなわち、第１の分割領域は、∞〜λａ  （非測定領域、測定不能領域）とし、また、第２の分割領域は、λａ〜λｂ  （測定可能領域）とし、また、第３の分割領域は、λｂ〜０  （非測定領域、測定不能領域）となるように、分割するようにしている。
【００４５】
次式は、クラマース・クローニッヒの関係式を用いて、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の実部ｎを求めるための式であり、次式において、ｋは上記第１の近似で仮定された複素屈折率の虚部（吸収スペクトル曲線の定数倍Ｃ０）である。
【００４６】
【数６】
0003578620.tif 000007
【００４７】
なお、数６では、波長領域を第１の分割領域（∞〜λａ），第２の分割領域（λａ〜λｂ），第３の分割領域（λｂ〜０）に３分割したものとして表わされており、数６において、特に第２の分割領域，すなわち測定領域（λａ〜λｂ）に着目するとき、複素屈折率の実部ｎは、次式のようになる。
【００４８】
【数７】
0003578620.tif 000008
【００４９】
数７において、第１の分割領域（∞〜λａ），第３の分割領域（λｂ〜０）の積分寄与は定数Ｃ’に置き換えられている。すなわち、複素屈折率の実部ｎは、測定領域（λａ〜λｂ）の実部ｎに定数（積分寄与分）Ｃ’を加算したものとして求める。図４にはこの様子が示されている。
【００５０】
このように、本発明では、先ず、吸収スペクトル曲線（吸収スペクトルデータ）を測定し、光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋを、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍Ｃ０と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データｋからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分Ｃ’を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部ｎを求め、複素屈折率ｎ，ｋを未知の定数Ｃ０，Ｃ’を含んだ形で求めるようになっている。
【００５１】
なお、上記第１の近似は、ナフタロシアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィン誘導体等のように吸収曲線が可視域近傍に存在し、長波長側には吸収がない場合は妥当と考えられる。
【００５２】
また、上記第２の近似においては、第１の分割領域（長波長領域）でほぼ吸収が０となり、この第１の分割領域での積分寄与分は無視できるため、第３の分割領域の吸収の取り扱いを検討する必要がある。
【００５３】
そこで、第２の近似において、測定領域以外からの吸収による積分の寄与を定数化することの妥当性を検討した。
【００５４】
いま、波長２００ｎｍ〜９００ｎｍが実測データであるとし、０〜２００ｎｍのデータは任意に仮定したデータ（仮想データ）であるとする。
【００５５】
なお、０〜２００ｎｍの仮想データは定数倍（ａ）により可変とし、２００ｎｍ〜９００ｎｍの実測データに連結させた。
【００５６】
図５には、ａが１．０のときの吸収スペクトルデータ（実測データとこれに連結された仮想データ）の様子が示されている。また、図６には、ａが２．０のときの吸収スペクトルデータ（実測データとこれに連結された仮想データ）の様子が示されている。
【００５７】
上記吸収スペクトルデータを用いてｎを計算するが、その際に、０〜２００ｎｍのデータ欠損が、計算されるｎに与える影響を調べた。
【００５８】
図７は０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを計算に取り入れた場合（但し、ａ＝２．０）の複素屈折率の実部ｎの計算結果であり、図８は０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを無視した場合の複素屈折率の実部ｎの計算結果である。また、図９は図７，図８の吸収スペクトルデータを同一図上に表示したものである。
【００５９】
また、図１０には、図７の０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを計算に取り入れた場合の複素屈折率の実部ｎの計算結果と図８の０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを無視した場合の複素屈折率の実部ｎの計算結果との差が示されている。すなわち、図１０の縦軸は０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを取り入れた場合と無視した場合のｎの値差となっている。図１０から、短波長側の方が０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータ無視の影響は大きく出ることがわかるが、４００ｎｍと８００ｎｍの差は０．１程度で、定数加算と近似してもそれほど大きな影響がないと思われる。
【００６０】
また、図９からも０〜２００ｎｍの吸収帯の影響は複素屈折率の実部ｎの形には影響をほとんど与えないことが確認できる。
【００６１】
次いで、０〜２００ｎｍの吸収の大きさの影響を検討した。つまり、０〜２００ｎｍの吸収の大きさにかかわらず、限られた波長域のデータから計算されるｎの値に定数加算する妥当性があるかを検証した。
【００６２】
図１１は０〜２００ｎｍの吸収の大きさ（図１１の横軸）に対し、４５１ｎｍにおける０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを取り入れた場合と無視した場合の計算されるｎの値差（図１１の縦軸）をプロットしたものであり、図１２は０〜２００ｎｍの吸収の大きさ（図１２の横軸）に対し、８００ｎｍにおける０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを取り入れた場合と無視した場合の計算されるｎの値差（図１２の縦軸）をプロットしたものであり、図１３は図１１，図１２の両者を同一図上に示したものである。
【００６３】
この結果から、０〜２００ｎｍの吸収帯の大きさいかんにかかわらず、限られた波長域から得られた吸収スペクトルデータで計算されるｎ値に、各波長均一に定数を加算することで、ある程度正確な複素屈折率が得られることが確かめられた。
【００６４】
以上の考察から、本発明における複素屈折率の測定方法では、非測定、あるいは、測定不能領域のデータ（すなわち、第１の分割領域，第３の分割領域のデータ）を定数として取り扱うことの妥当性がある程度保証された。
【００６５】
すなわち、第２の近似として、限られた波長域の吸収曲線（アブソーバンスデータ）から複素屈折率を精度良く評価するために、波長領域を３分割することで、透明基板上に成膜した光透過性の物質の複素屈折率を信頼性良く評価することが可能となる。
【００６６】
このように、複素屈折率ｎ，ｋを決定するが、この複素屈折率ｎ，ｋには未知の定数Ｃ０，Ｃ’が含まれており、この未知の定数Ｃ０，Ｃ’を決定しなければ、複素屈折率ｎ，ｋは最終的には定まらない。
【００６７】
このため、例えば図１４の構成において、先ず、例えば、光透過性物質（薄膜）２からの膜面入射反射率ｒｆを測定し、さらに、光透過性物質２の膜厚ｄを測定する。
【００６８】
一方、図１４の構成例において、例えば膜面入射反射率ｒｆを、未知の定数Ｃ０，Ｃ’を含む前述の複素屈折率ｎ，ｋと、測定した膜厚ｄとを用いて、計算により求める。すなわち、図１４の構成において、基板１の複素屈折率をＮ３（＝ｎｓ−ｉｋｓ）とし、光透過性物質２の複素屈折率をＮ２（＝ｎ−ｉｋ）とし、空気の複素屈折率をＮ１（＝ｎａｉｒ−ｉｋａｉｒ）とするとき、膜面入射反射率ｒｆは、次式により求められる。
【００６９】
【数８】
0003578620.tif 000009
【００７０】
ここで、位相φには、光透過性物質の膜厚ｄが含まれており、従って、膜面入射反射率ｒｆの計算には、光透過性物質の膜厚ｄが必要である。光透過性物質の膜厚ｄは、実際には、図１５のようにして繰り返し干渉法により測定される。この測定法では、ガラスの片面にＡｇ膜を３００〜５００Å蒸着した半透鏡をその鏡面が試料（光透過性物質）に接するように置く。半透鏡を試料に対してわずかに傾けて（〜１０−３ｒａｄ）、等高干渉縞を得る。試料の膜厚ステップに対して半透鏡の傾きを合わせれば、等高干渉縞のステップが干渉縞と直交して測定しやすい。干渉縞を低倍率の顕微鏡で観察し、顕微鏡の接眼レンズに取り付けた測微計で縞間隔ａと縞のステップｂを測定する。膜厚ｄは、用いる光の波長をλとすれば、次式で与えられる。
【００７１】
【数９】
0003578620.tif 000010
【００７２】
この方法では縞が十分鋭ければ、ｂ／ａを１／１００程度の精度で読み取ることが可能であるから、膜厚ｄを２０〜３０Åの精度で測定することができる。
【００７３】
また、数８において、空気の複素屈折率Ｎ１（＝ｎａｉｒ−ｉｋａｉｒ）は、既知である（ｎａｉｒは１，ｋａｉｒは０である）。また、光透過性物質の複素屈折率Ｎ２（＝ｎ−ｉｋ）には、前述の第１，第２の近似で求めたｎ，ｋを用いる。すなわち、ｋとしては、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍Ｃ０を用い、ｎとしては、数７のように測定領域（λａ〜λｂ）の実部ｎに定数（積分寄与分）Ｃ’を加算したものを用いる。
【００７４】
上記のようにして計算により求まる膜面入射反射率ｒｆには、未知の定数Ｃ０，Ｃ’が含まれており、この未知の定数Ｃ０，Ｃ’は、測定により求めた膜面入射反射率ｒｆと計算により求めた膜面入射反射率ｒｆとの誤差を最小にするような仕方で（より正確には、測定により求めた膜面入射反射率ｒｆと計算により求めた膜面入射反射率ｒｆとの誤差を最小にするような仕方で）求めることができる。
【００７５】
例えば、数８の計算式において、Ｃ０，Ｃ’をパラメータとしてそれぞれ変化させて膜面入射反射率ｒｆ（エネルギー反射率｜ｒｆ｜２）を計算するとき、計算された膜面入射反射率ｒｆが測定された膜面入射反射率ｒｆ（実際には、エネルギー反射率｜ｒｆ｜２が測定される）に最も近くなるときのＣ０，Ｃ’を定数として最終的に決定し、これにより、光透過性物質２の複素屈折率ｎ，ｋを最終的に決定することができる。
【００７６】
すなわち、測定された膜面入射反射率と、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値Ｃ０と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値Ｃ’を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率との誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値Ｃ０と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値Ｃ’とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率を測定することができる。
【００７７】
具体的な計算方法は以下のようである。すなわち、吸収スペクトルデータから任意定数倍（Ｃ０倍）した曲線を作り、これを複素屈折率の虚部ｋ（Ｃ０）とする。このｋ（Ｃ０）をもとにクラマース・クローニッヒの分散関係式中の積分を実行し、複素屈折率の実部ｎ（Ｃ０）を計算する。
【００７８】
実部ｎ（Ｃ０）には、非測定領域からの積分寄与分として定数Ｃ’を加算し、繰り返し干渉法によって測定された膜厚ｄから計算される膜面入射反射率と測定値の差が最小となるＣ’値とＣ０値を決め、最終的に膜の複素屈折率Ｎ２（＝ｎ（λ）−ｉｋ（λ））を得ることができる。
【００７９】
なお、上述の測定方法例では、光透過性物質２の膜厚ｄを予め測定して求めたが、膜厚ｄは未知でも構わなく、Ｃ０とＣ’と膜厚ｄを未知のパラメータとして、最小誤差法により、これらを決定し、光透過性物質（膜）２の複素屈折率ｎ（λ）−ｉｋ（λ）を得ることもできる。
【００８０】
また、上述の構成例では、透明基板１上に成膜した光透過性物質２に対し、光透過性物質２の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が吸収スペクトル曲線と相似形をなすとみなしてクラマース・クローニッヒの関係式から複素屈折率を決定するときに、クラマース・クローニッヒの関係式中で現われる吸収スペクトルの非測定領域からの寄与分を全波長域で均一に補償しているが、これのかわりに、クラマース・クローニッヒの関係式中で現われる吸収スペクトルの非測定領域からの寄与分を波長に関する一次関数で補償することもできる。
【００８１】
この方法（仮定）は、図１０や図１３に見られるように、短波長側の非測定領域からの積分寄与分は複素屈折率を知りたい波長域での短波長ほど大きく、波長が長くなるにつれてほぼリニアに減少すること、また短波長側の非測定領域の吸収成分が大きくなるほどこの短波長側の非測定領域からの積分寄与分は複素屈折率を知りたい波長域での短波長ほど大きくなり、波長が長くなるにつれてほぼリニアに減少することにより、その妥当性が保証されている。
【００８２】
この場合の具体的な計算方法は以下のようである。すなわち、吸収スペクトルデータから任意定数倍（Ｃ０）した曲線を作り、これを複素屈折率の虚部ｋ（Ｃ０）とする。このｋ（Ｃ０）をもとにクラマース・クローニッヒの分散関係式中の積分を実行し、複素屈折率の実部ｎ（Ｃ０）を計算する。
【００８３】
ｎ（Ｃ０）には非測定領域からの積分寄与分として一次関数Ｃ’＝ｆλ＋ｇを加算し、例えば図１５に示したような繰り返し干渉法によって測定された膜厚ｄから計算される膜面入射反射率ｒｆと測定された膜面入射反射率ｒｆとの差が最小となるｆ，ｇ値とＣ０値を決め、最終的に光透過性物質（膜）２の複素屈折率Ｎ２（＝ｎ（λ）−ｉｋ（λ））を得る。
【００８４】
但し、この場合にも、前述したと同様に、光透過性物質２の膜厚ｄは未知でもかまわなく、この場合、Ｃ０とｆ，ｇと膜厚ｄをパラメータとしても、最小誤差法により光透過性物質（膜）２の複素屈折率Ｎ２＝ｎ（λ）−ｉｋ（λ）を得ることができる。
【００８５】
また、上述の各例では、光透過性物質２の複素屈折率Ｎ２および／または膜厚ｄを求めるために、図１４の構成において膜面入射反射率ｒｆを求めたが、これのかわりに、図１４の構成例において、図１６のように基板面入射反射率ｒｓを求めることもできるし、あるいは、図１７のように透過率ｔを求めることもできる。あるいは、図１８の構成のように、光透過性物質２上にさらに反射層３を設けた構成での基板面入射反射率ｒｍｂを求め、用いることもできる。
【００８６】
すなわち、基板面入射反射率ｒｓは、次式によって求められる。
【００８７】
【数１０】
0003578620.tif 000011
【００８８】
また、透過率ｔは、次式によって求められる。
【００８９】
【数１１】
0003578620.tif 000012
【００９０】
また、光透過性物質２上にさらに反射層３を設けた構成での基板面入射反射率ｒｍｂは、次式によって求められる。なお、次式において、Ｎ４は反射層３の複素屈折率である。
【００９１】
【数１２】
0003578620.tif 000013
【００９２】
なお、これらの場合においても、実際に測定されるのは、エネルギー反射率，エネルギー透過率であり、ｒｓ，ｒｍｂは、実際には、次式のようなエネルギー反射Ｒｓ，Ｒｍｂとして測定される。
【００９３】
【数１３】
Ｒｓ＝｜ｒｓ｜２
Ｒｍｂ＝｜ｒｍｂ｜２
【００９４】
また、ｔは、実際には、次式のようなエネルギー透過率Ｔとして測定される。
【００９５】
【数１４】
Ｔ＝（Ｎ３／Ｎ１）×｜ｔ｜２
【００９６】
このように、本発明では、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを求め、用いることができる。
【００９７】
換言すれば、本発明の第１の実施形態では、透明基板１上に成膜した光透過性物質２に対し、
吸収スペクトルと、
少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、
光透過性物質２の膜厚ｄとを測定し、
光透過性物質２の複素屈折率の虚部ｋを、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部ｎを求め、
前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値を求めることで、光透過性の物質の複素屈折率を決定することができる。
【００９８】
あるいは、透明基板１上に成膜した光透過性物質２に対し、
吸収スペクトルと、
少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとを測定し、
光透過性物質２の複素屈折率の虚部ｋを、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部ｎを求め、
前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚値ｄとを求めることで、光透過性物質の複素屈折率及び膜厚を測定することができる。
【００９９】
あるいは、透明基板１上に成膜した光透過性物質２に対し、
吸収スペクトルと、
少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、
光透過性物質２の膜厚ｄとを測定し、
光透過性物質２の複素屈折率の虚部ｋを、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数で近似し、この各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、
前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値とを求めることで、光透過性物質の複素屈折率を測定することができる。
【０１００】
あるいは、透明基板１上に成膜した光透過性物質２に対し、
吸収スペクトルと、
少なくとも、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとを測定し、
光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数で近似し、この各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、
前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と光透過性物質の膜厚を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と、光透過性物質の膜厚値ｄとを求めることで、光透過性の物質の複素屈折率、及び膜厚を測定することができる。
【０１０１】
また、図１９は本発明に係る光学定数測定装置の第１の構成例を示す図であり、図１９の光学定数測定装置は、透明基板１上に成膜した光透過性物質２に対し、吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段１１と、少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段１２と、光透過性物質２の膜厚ｄを測定する膜厚測定手段１３と、光透過性物質２の複素屈折率の虚部ｋを、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値を求める定数決定手段１４とを有している。
【０１０２】
また、図２０は本発明に係る光学定数測定装置の第２の構成例を示す図であり、図２０の光学定数測定装置は、透明基板１上に成膜した光透過性物質２に対し、吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段２１と、少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段２２と、光透過性物質２の複素屈折率の虚部ｋを、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複素屈折率の実部を求め、前記測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する定数加算値と光透過性物質の膜厚値とを求める定数決定手段２４とを有している。
【０１０３】
また、図２１は本発明に係る光学定数測定装置の第３の構成例を示す図であり、図２１の光学定数測定装置は、透明基板１上に成膜した光透過性物質２に対し、吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段３１と、少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段３２と、光透過性物質の膜厚ｄを測定する膜厚測定手段３３と、光透過性物質の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数により近似し、この各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値とを求める定数決定手段３４とを有している。
【０１０４】
また、図２２は本発明に係る光学定数測定装置の第４の構成例を示す図であり、図２２の光学定数測定装置は、透明基板１上に成膜した光透過性物質２に対し、吸収スペクトルを測定する吸収スペクトル測定手段４１と、少なくとも膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質２上に反射層３を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータを測定するデータ測定手段４２と、光透過性物質２の複素屈折率の虚部を、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍と仮定し、吸収スペクトル曲線の定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて暫定的な複素屈折率の実部を求め、この暫定的な複素屈折率の実部に吸収スペクトルの非測定範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式の積分寄与分を波長に関する一次関数で近似し、この各波長での補償値加算により複素屈折率の実部を求め、測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する吸収スペクトル曲線の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と光透過性物質の膜厚とを任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータとの誤差が最小となる吸収スペクトル曲線の定数倍値と、複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定範囲のデータを補償する一次関数のパラメータ値と、光透過性物質の膜厚値とを求める定数決定手段４４とを有している。
【０１０５】
図１９〜図２２の各構成例の光学定数測定装置を用いることによって、前述したように、光透過性物質２の複素屈折率および／または膜厚ｄを決定することができる。
【０１０６】
なお、図１９〜図２２の各構成例において、吸収スペクトル測定手段１１，２１，３１，４１及びデータ測定手段には、分光光度計（例えば、島津製作所製の自記分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣ）を用いることができる。
【０１０７】
また、上記各構成例において、光透過性物質２上に反射層３を設ける構成のとき、反射層３には、金，銀，アルミなどを用いることができる。また、この反射層３の膜厚は任意であるが、反射率を計算するため、各波長での複素屈折率と膜厚値が既知である必要がある。
【０１０８】
また、前述のようにして得られた反射率，透過率の計算式は、基板１が無限に厚いと仮定した式（すなわち、空気と基板１との界面での反射等を無視した式）である。従って、測定される反射率や透過率は、基板が有限で空気と基板１との界面での効果が入っているから、測定値は補正しなければならない（測定値を補正する場合には、反射率や透過率の測定値から、空気と基板１との界面での効果（例えば反射率）を減算しなければならない）。
【０１０９】
あるいは、測定値の方を補正するかわりに、計算値の方を補正しても良い（計算値を補正する場合には、反射率や透過率の計算値に、空気と基板１との界面での効果（反射率）を加算しても良い）。
【０１１０】
上述の第１の実施形態では、第１の近似として、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすとし、この近似は、ナフタロシアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィン誘導体等のように吸収曲線が可視域近傍に存在し、長波長側には吸収がない場合は妥当と考えられる。しかしながら、ある種の光透過性物質では、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形ではないこともあり、この場合には、第１の近似として、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすとする仮定ができないことがある。
【０１１１】
本発明は、さらに、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすとする仮定ができない場合にも対処可能な光学定数測定方法及び光学定数測定装置を提供することを目的としている。
【０１１２】
このため、本発明の第２の実施形態では、第１の近似として、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすという仮定を用いるかわりに、前述したようなＲ−Ｔ法により複素屈折率の虚部ｋを求め、クラマース・クローニッヒの関係式から複素屈折率の実部ｎを求めるようにしている。すなわち、本願の発明者等は、Ｒ−Ｔ法では複素屈折率の虚部ｋが光透過性物質の膜厚ｄにあまり依存せず、また複数存在する最適解の間で、解の値差が小さく、一定した値が得られることを見い出し、従って、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋを求めることに関しては、Ｒ−Ｔ法を積極的に利用すれば良いことを見い出した。
【０１１３】
なお、Ｒ−Ｔ法では、複素屈折率の実部ｎは膜厚依存性が大きく、また複数存在する最適解間での値差が大きいため、大きくバラツキやすく、膜厚や各測定データの正確さが非常に要求され（特に膜厚は基板の平行度や成膜方法・条件により、かなりのバラツキが生じていると考えられ）、正確な値を求めることが非常に困難である。そのためＲ−Ｔ法は複素屈折率の実部ｎを決定するときには不向きであると考えられる。
【０１１４】
他方、クラマース・クローニッヒの関係式を利用する複素屈折率の決定方法は、理論的に正確であり、複素屈折率の実部ｎ，虚部ｋのいずれか一方の値が既知であれば、他方の値は一義的に正確に求められるという利点がある。
【０１１５】
そこで、本発明の第２の実施形態では、複素屈折率の実部評価と虚部評価とを独立させ、Ｒ−Ｔ法により複素屈折率の虚部ｋを求め、クラマース・クローニッヒの関係式から複素屈折率の実部ｎを求めるようにしている。
【０１１６】
すなわち、本発明の第２の実施形態では、Ｒ−Ｔ法では正確な複素屈折率の実部ｎが計算できず、クラマース・クローニッヒの関係式を利用する複素屈折率の決定方法では複素屈折率の実部か虚部ｋのどちらか一方がわからなければ他方も計算することができないという欠点を互いに補うようにしている。
【０１１７】
なお、クラマース・クローニッヒの関係式を利用する複素屈折率の決定方法は、理論的に正確であり、複素屈折率の実部ｎ，虚部ｋのいずれか一方の値が既知であれば、他方の値は一義的に正確に求められるという利点があるものの、既知でなければならない複素屈折率の実部ｎまたは虚部ｋは測定波長範囲として０〜∞が要求され、測定波長範囲が限定されてしまうと、計算される値の精度も低下するという欠点があった。
【０１１８】
そこで、本発明の第２の実施形態では、クラマース・クローニッヒの関係式から複素屈折率の実部ｎを求める場合にも、限られた波長範囲の複素屈折率の虚部ｋのデータから比較的正確な複素屈折率の実部ｎを求めることをさらに意図している。
【０１１９】
また、本発明の第２の実施形態では、Ｒ−Ｔ法で複素屈折率の虚部ｋを求めるのに用いた膜厚値ｄＲＴと、クラマース・クローニッヒの関係式を用いて複素屈折率の実部ｎを決定すると同時に得られる膜厚値ｄＫＫとが同一となるときに正確な複素屈折率が計算されると仮定するようにしており、これにより、膜厚を測定するのにも応用できる。
【０１２０】
なお、Ｒ−Ｔ法で複素屈折率の虚部を求めるのに用いた膜厚値と、クラマース・クローニッヒの関係式を用いて複素屈折率の実部を決定すると同時に得られる膜厚値とが同一となるときに正確な複素屈折率が計算されると仮定できる根拠は、後の実施例等で示すように本発明で計算された複素屈折率と膜厚値を用いることで、膜面入射反射率等の実測値と計算値がほとんど一致すること、本発明のクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複素屈折率の実部を決定させる方法で取り入れられた近似が、精度的に信用できる検証結果が得られているため、さらには最終的に得られた膜厚値でのみＲ−Ｔ法により得られた複素屈折率の実部，虚部の値とクラマース・クローニッヒの関係式を用いて求められた複素屈折率の実部，虚部の値が、ともにほぼ一致するためである。
【０１２１】
以下、本発明の第２の実施形態についてより詳細に説明する。本発明の第２の実施形態では、先ず、第１の近似として、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋをＲ−Ｔ法により求める。このとき、測定物質（光透過性物質）の膜厚ｄ（ｄＲＴ）を知る必要があるが、この膜厚ｄＲＴについてはある程度任意に設定して構わない。
【０１２２】
また、本発明の第２の実施形態では、第２の近似として、限られた波長域の複素屈折率虚部ｋのデータから複素屈折率の実部ｎを精度よく評価するために、第１の実施形態の第２の近似と全く同様にして波長領域を３分割し、第１の実施形態の第２の近似と全く同様にして、数６、数７に従って、複素屈折率の実部ｎを求めるするようにしている。
【０１２３】
第２の実施形態における上記第１の近似は、最も重要な事項の１つであり、Ｒ−Ｔ法で計算される複素屈折率のうち、実部ｎは膜厚値の影響を大きくうけるが、虚部ｋはその影響を非常に小さくできることを利用したものである。つまり、複数最適解が存在した場合でも、実部ｎは広範囲な値をとりやすいが、虚部ｋはほとんど一定値とすることができる。このような複素屈折率の虚部ｋを得るためには、Ｒ−Ｔ法において透過率データを用いることが好ましい。なぜなら、透過率は反射の影響も存在するが、基本的に膜の吸収，すなわち複素屈折率の虚部ｋの大きさで決まってしまうからであり、そのため、ある膜厚ｄを仮定したとき、測定透過率データと一致するような複素屈折率の実部ｎと虚部ｋの解の組を計算すると、測定データと一致する解の虚部依存性が非常に小さいからである。
【０１２４】
具体的に、Ｒ−Ｔ法により求められた複素屈折率の虚部ｋの解をみると、図２３，図２４のようになる。ここで、図２３は波長λが５００ｎｍであり、膜材料Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）の膜厚が８７ｎｍであると仮定したときの複素屈折率の計算結果を示す図である。また、図２４は波長λが６００ｎｍであり膜材料Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）の膜厚が８７ｎｍであると仮定したときの複素屈折率の計算結果を示す図である。図２３，図２４において、横軸は複素屈折率の実部ｎ、縦軸は複素屈折率の虚部ｋである。また、図２３，図２４において、Ｒは測定データと一致する膜面入射反射率の解曲線、Ｇは基板面入射反射率解曲線、Ｂは透過率解曲線である。
【０１２５】
図２３，図２４からわかるように実測透過率データと一致するための複素屈折率の透過率解曲線Ｂは複素屈折率の虚部ｋにあまり依存せず、例えば波長が５００ｎｍである場合、この材料の複素屈折率ｎ−ｉｋは、図２３から、０．５−ｉ×０近傍の解と３．２−ｉ×０近傍の解とが得られるが、どちらの解を選択しても虚部ｋはあまり影響がない。
【０１２６】
膜面入射反射率と基板面入射反射率を用いても同じように得られる複数の解は、虚部ｋについてはほぼ同じような値となるが、透過率を用いることで、より一層虚部の膜厚依存性，複数解間の虚部値の差を低減させることが可能である（膜面入射反射率と基板面入射反射率だけを用いると、その誤差は虚部ｋに大きく影響するが、透過率を用いることで、誤差が虚部ｋに与える影響を低減できる）。
【０１２７】
また、この第２の実施形態でも、第２の近似においては、第１の分割領域（長波長領域）でほぼ吸収が０となり、この第１の分割領域での積分寄与分は無視できる。また、第３の分割領域の吸収の取り扱いについても、前述した第１の実施形態と全く同様に（図５乃至図１３を用いて説明したように）、測定領域以外からの吸収による積分の寄与を定数化することができる。
【０１２８】
第２の実施形態において、複素屈折率の実部ｎ，虚部ｋの具体的な計算方法は以下のようである。すなわち、先ず、第１の工程として、Ｒ−Ｔ法により複素屈折率の虚部を求め、これをｋ（Ｃ０）とする。この時、光透過性物質の膜厚ｄＲＴは任意に設定できる（すなわち、高い精度で正確に知る必要がない）。
【０１２９】
次いで、第２の工程として、このｋ（Ｃ０）をもとにクラマース・クローニッヒの分散関係式中の積分を実行し、複素屈折率の実部ｎ（Ｃ０）を計算する。
【０１３０】
次いで、第３の工程として、実部ｎ（Ｃ０）には、非測定領域からの積分寄与分として定数Ｃ’を加算し、光透過性物質の膜厚ｄＲＴにおいて計算される膜面入射反射率と測定値の差が最小となるＣ’値とＣ０値、膜厚ｄＫＫを決める。ｄＫＫとｄＲＴがほぼ同じであれば、これにより、膜の複素屈折率（ｎ（λ）−ｉｋ（λ））を得ることができる。
【０１３１】
この時、膜の複素屈折率ｎ（λ）−ｉｋ（λ）の実部はＲ−Ｔ法の結果を用いても、クラマース・クローニッヒの関係式による値を用いても良い（但しＲ−Ｔ法の結果が異常値を有する場合はクラマース・クローニッヒの関係式による値を用いる）。
【０１３２】
これに対し、ｄＫＫとｄＲＴが大きく異なる場合は、ｄＫＫを用いてＲ−Ｔ法により、複素屈折率の虚部を求め、これをｋ（Ｃ０）とし、ｄＫＫとｄＲＴがほぼ同じになるまで上記工程２と工程３を繰り返し行ない、最終的に膜の複素屈折率ｎ（λ）−ｉｋ（λ）を得る。この時、膜の複素屈折率ｎ（λ）−ｉｋ（λ）の実部はＲ−Ｔ法の結果を用いても、クラマース・クローニッヒの関係式による値を用いても良い（但しＲ−Ｔ法の結果が異常値を有する場合はクラマース・クローニッヒの関係式による値を用いる）。
【０１３３】
また、上述の例では、クラマース・クローニッヒの関係式中で現われる吸収スペクトルの非測定領域からの寄与分を全波長域で均一に補償しているが、第１の実施形態で説明したのと同様に、これのかわりに、クラマース・クローニッヒの関係式中で現われる吸収スペクトルの非測定領域からの寄与分を波長に関する一次関数で補償することもできる。
【０１３４】
本発明の第２の実施形態を要約すると、本発明の第２の実施形態では、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、光透過性物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、次いで、該複素屈折率の複数波長における虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで複数波長における複素屈折率の実部を求めるようなっている。
【０１３５】
あるいは、透明基板上に成膜した光透過性の物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、任意に仮定した光透過性物質の膜厚ｄＲＴを用いて光透過性物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、先に求められた複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで、複数波長における複素屈折率の実部と光透過性物質の膜厚ｄＫＫを求める第１の工程と、先にＲ−Ｔ法により求められた複素屈折率の虚部データを計算したときに仮定した膜厚値ｄＲＴと第１の工程で計算された膜厚ｄＫＫとを比較する第２の工程と、第１の工程で求められた光透過性物質の膜厚ｄＫＫをｄＲＴとし、このｄＲＴを用いてＲ−Ｔ法により複数波長における複素屈折率の虚部を求める第３の工程とを、第２の工程でｄＫＫとｄＲＴとが略等しくなるまで繰り返し行ない、このｄＫＫとｄＲＴが略等しくなったときに得られる複素屈折率を光透過性物質の複素屈折率とし、および／または、このｄＫＫとｄＲＴが略等しくなったときに得られる膜厚値を光透過性物質の膜厚とするようなっている。
【０１３６】
このように、第２の実施形態では、第１の近似として、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすという仮定を用いるかわりに、前述したようなＲ−Ｔ法により複素屈折率の虚部ｋを求め、クラマース・クローニッヒの関係式から複素屈折率の実部ｎを求めるようにしているので、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすとする仮定ができない場合にも対処することができる。
【０１３７】
また、この第２の実施形態では、複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求める場合に、複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍データからクラマース・クローニッヒの関係式により求められた複数波長における複素屈折率の実部に、複数波長における複素屈折率の虚部データの非測定波長範囲のデータからのクラマース・クローニッヒの関係式中の積分寄与分を定数加算により補償し、この定数加算により複数波長における複素屈折率の実部を求め、複数波長において測定された膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかのデータと、それと対応する複数波長における複素屈折率虚部の定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を任意に仮定することで計算される膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率のいずれかとの誤差が最小となる複数波長における複素屈折率の虚部データの定数倍値と複素屈折率の実部に適用される吸収スペクトルの非測定波長範囲のデータを補償する定数加算値を求めることで、光透過性の物質の複素屈折率の実部を計算するようなっている。
【０１３８】
なお、Ｒ−Ｔ法により複素屈折率の虚部を求めるのに、少なくとも透過率データを用いるのが良い。
【０１３９】
また、図２５は、本発明に係る光学定数測定装置の第５の構成例を示す図であり、図２５の光学定数測定装置は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、反射率と透過率をある波長範囲で測定するデータ測定手段５１と、透明基板上に成膜した光透過性の物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、光透過性の物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、次いで、該複素屈折率の複数波長における虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで複数波長における複素屈折率の実部を求める定数決定手段５２とを有している。
【０１４０】
また、図２６は、本発明に係る光学定数測定装置の第６の構成例を示す図であり、図２６の光学定数測定装置は、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、反射率と透過率をある波長範囲で測定するデータ測定手段６１と、透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の４種類の光学定数のうち、２つ以上の光学定数の複数波長での測定値と、複素屈折率を任意に仮定した該２つ以上の光学定数の測定値に対応した膜面入射反射率，基板面入射反射率，透過率，光透過性物質上に反射層を設けた構成での基板面入射反射率の計算値との二乗誤差の和が最小になる解の組み合わせを決定するＲ−Ｔ法により、任意に仮定した光透過性物質の膜厚ｄＲＴを用いて光透過性の物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、先に求められた複数波長における複素屈折率の虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いることで、複数波長における複素屈折率の実部と光透過性物質の膜厚ｄＫＫを求める第１の定数決定手段６２と、先にＲ−Ｔ法により求められた複素屈折率の虚部データを計算したときに仮定した膜厚値ｄＲＴと第１の定数決定手段６２で求められた膜厚ｄＫＫとを比較する比較手段６３と、第１の定数決定手段６２で求められた光透過性物質の膜厚ｄＫＫをｄＲＴとし、このｄＲＴを用いてＲ−Ｔ法により複数波長における複素屈折率の虚部を求める第２の定数決定手段６４とを有し、比較手段６２でｄＫＫとｄＲＴが略等しくなるまで第１の定数決定手段６２および第２の定数決定手段６４により複数波長における複素屈折率の実部と光透過性物質の膜厚と複素屈折率の虚部を繰り返し求め、比較手段６３においてｄＫＫとｄＲＴが略等しくなったときに得られる複素屈折率を光透過性の物質の複素屈折率とし、および／または、このｄＫＫとｄＲＴが略等しくなったときに得られる膜厚値を光透過性の物質の膜厚とする最終決定手段６５とを備えている。
【０１４１】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
【０１４２】
先ず、本発明の第１の実施形態における実施例（実施例１，実施例２）について説明する。
実施例１
実施例１では、５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａｋｉｓ（４−ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）−２１Ｈ，２３Ｈ−ｐｏｒｐｈｉｎｅ  ｃｏｂａｌｔ（ＩＩ）をクロロホルムに溶解させ、スピンコーティング法により合成石英基板上に光透過性物質（ポルフィン誘導体）の薄膜を形成させた。
【０１４３】
このサンプルに対し、吸収スペクトルデータ（吸光度）と膜面入射垂直反射率とを測定した。図２７，図２８には、吸収スペクトルデータ（吸光度），膜面入射垂直反射率の測定結果が示されている。このようにして、吸光度，膜面入射垂直反射率を測定した後、複素屈折率の計算を行なった。図２９には、計算した複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとが示されている。
【０１４４】
この計算により得られた複素屈折率を用いて膜面入射垂直反射率を計算し、このように計算した膜面入射垂直反射率と図２８の測定結果である膜面入射垂直反射率との差を求めた。図３０には、この差が示されている。
【０１４５】
実施例２
実施例２では、Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）をクロロホルムに溶解させ、スピンコーティング法により合成石英基板上に光透過性物質（ポルフィン誘導体）の薄膜を形成させた。このサンプルに対し、吸収スペクトルデータ（吸光度）と膜面入射垂直反射率とを測定した。図３１，図３２には、吸収スペクトルデータ（吸光度）と膜面入射垂直反射率の測定結果がそれぞれ示されている。このようにして、吸光度と膜面入射垂直反射率を測定した後、複素屈折率の計算を行なった。図３３には、計算した複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとが示されている。
【０１４６】
この計算により得られた複素屈折率を用いて膜面入射垂直反射率を計算し、このように計算した膜面入射垂直反射率と図３２の測定結果である膜面入射垂直反射率との差を求めた。図３４には、この差が示されている。
【０１４７】
比較例
この比較例（従来例）では、前述したようなＲ−Ｔ法によって複素屈折率を測定した。すなわち、基板上に光透過性物質を成膜したサンプル
（構成）に対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，膜面入射透過率を測定し、さらに、光透過性物質の膜上に金等の反射層を設けた場合（他の構成）の反射率を測定し、それぞれの測定形態での測定値と一致するためのｎ，ｋを計算し、全ての測定形態から得られたｎ，ｋ曲線の交点（最小誤差となる点）からｎおよびｋを求めた。
【０１４８】
例えばＯｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）のｎ，ｋを、膜面入射反射率と、膜面入射透過率、および金積層型膜面入射から求めた結果の一部を図３５，図３６，図３７，図３８に示す。なお、図３５，図３６，図３７，図３８は、λがそれぞれ４５０ｎｍ，５００ｎｍ，５５０ｎｍ，６００ｎｍである場合のｎ，ｋ曲線を示している。
【０１４９】
図３５乃至図３８からわかるように、従来方法では必ずしも各測定形態からの解であるｎ，ｋ曲線が交わらなかったり、複数の解が存在してしまう（測定精度，測定方法の問題は考えないとして）。そこで、ｎ，ｋを明瞭に決定させるために膜面入射反射率と膜面入射透過率からｎ，ｋを決定した。その結果を図３９に示す。
【０１５０】
この従来方法では、各波長ごとにｎ，ｋを全く独立に決定させなければならないため、図３９のようにｎの決定が不安定である（ｎのバラツキが大きい）。
【０１５１】
また、従来方法では、プログラム上で複数解から正確な解を選択させることや、解曲線が交わらなかった場合の処理（最小二乗誤差で決定させてもその解が正確な範囲に収束するという確証がない）等の問題があり、適正なプログラムを作ることが困難であった。
【０１５２】
さらに、この従来方法では、ｎとｋを独立に決定させるために、膜厚を未知とすることがほとんど不可能である。なぜなら、ある波長においては、測定値と計算値の差が最小となるｎ，ｋ，膜厚の組合わせは決まるとしても、全波長域に拡張した場合、意味のあるｎ，ｋ曲線（ｎ，ｋの波長依存性）、およびほぼ一定値として得られるはずの膜厚が大きく変動する恐れが非常に大きいからである。
【０１５３】
それに比べ、本発明では、各波長ごとに独立にｎ，ｋを決める必要がなく、波長分散性が正しく評価される。すなわち、各波長ごとのｎ，ｋの解が単独に得られるのではなく、波長分散曲線としての結果が得られる。また、解の良否判定をする必要がなく、プログラムの作成が容易であり、動作の高信頼性が保証される。さらに、定数Ｃ０（ｋの値を決める定数）と定数Ｃ’（非測定領域の積分値を補償する定数）を決定させるだけなので、膜厚を未知定数として取り扱うことも可能である。すなわち、薄膜の膜厚を予め測定する必要がないので、薄膜の膜厚測定時の膜厚精度が問題とされることなく、複素屈折率を極めて容易に、かつ信頼性良く評価することが可能となる。
【０１５４】
このように、本発明の第１の実施形態では、従来に比べて、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率を極めて容易に、かつ信頼性良く測定することが可能となる。
【０１５５】
次に、本発明の第２の実施形態における実施例（実施例３，実施例４）について説明する。
【０１５６】
実施例３
実施例３では、Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）をクロロホルムに溶解させ、スピンコーティング法により合成石英基板上に薄膜を形成させた。この薄膜の膜厚を繰り返し干渉法により測定したところ、平均で８７ｎｍであった。
【０１５７】
このサンプルに対し、吸光度（図４０）と膜面入射垂直反射率（図４１）、基板面入射反射率（図４２）、透過率（図４３）を測定し、膜面入射垂直反射率、基板面入射反射率、透過率の測定値を用いてＲ−Ｔ法により、薄膜の膜厚を８７ｎｍとして複素屈折率の計算を行なった。
【０１５８】
なお、図４０〜図４３中、横軸は波長λ（ｎｍ）であり、縦軸はそれぞれ吸光度、膜面入射垂直反射率、基板面入射反射率、透過率である。
【０１５９】
また、Ｒ−Ｔ法の計算プログラム中、膜面入射垂直反射率、基板面入射反射率、透過率のデータに対し、基板の影響を補正した。図４１〜図４３には、補正前，補正後の膜面入射垂直反射率、基板面入射反射率、透過率のデータがそれぞれ示されている。なお、図４１〜図４３において、補正前のデータは符号ＢＦを付し、補正後のデータは、符号ＡＦを付している。図４４には上記のように計算された複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとが示されている。
【０１６０】
また、図４５には、図４４で得られた複素屈折率の虚部ｋを用いて、Ｋ−Ｋ変換法（クラマース・クローニッヒ法）によって複素屈折率の実部ｎと最適膜厚を計算した結果が示されている。すなわち、図４５は薄膜の膜厚を８７ｎｍとしたときのＲ−Ｔ法による複素屈折率ｎ（ＲＴ），ｋ（ＲＴ）と、このＲ−Ｔ法による複素屈折率の虚部を用いて、本発明のＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率ｎ（ＫＫ），ｋ（ＫＫ）を示すものである。このＫ−Ｋ変換法において最適膜厚は８１ｎｍと計算された。
【０１６１】
但し、Ｋ−Ｋ変換法により複素屈折率の実部ｎと最適膜厚を計算させる方法としては、本発明のＲ−Ｔ法により得られた複素屈折率の虚部ｋを補正する定数倍値と、Ｒ−Ｔ法により得られた複素屈折率の虚部ｋの非計算波長領域からの積分寄与分を補償するための定数，さらに膜厚を変化させ、補正された実測膜面入射反射率（図４１）と膜面入射反射率の計算値との二乗誤差が最小となるような方法を用いている。すなわち、Ｒ−Ｔ法により得られた複素屈折率の虚部を補正する定数倍値と、Ｒ−Ｔ法により得られた複素屈折率の虚部の非計算波長領域からの積分寄与分を補償するための定数および膜厚を求める方法を用いている。
【０１６２】
図４６は図４５に示したＫ−Ｋ変換法による複素屈折率ｎ（ＫＫ），ｋ（ＫＫ）と膜厚を８１ｎｍとしたときのＲ−Ｔ法による複素屈折率ｎ（ＲＴ），ｋ（ＲＴ）を示す図である。
【０１６３】
図４６の結果から膜厚が同一であれば（ｄＲＴ＝ｄＫＫであれば）、本発明のＫ−Ｋ変換法とＲ−Ｔ法の複素屈折率，すなわち、ｎ（ＫＫ）とｎ（ＲＴ）、ｋ（ＫＫ）とｋ（ＲＴ）がほぼ一致することから、本発明のＫ−Ｋ変換法の近似が非常に有効であることを示している。
【０１６４】
薄膜の膜厚が８７ｎｍに比べて８１ｎｍと仮定した場合、Ｒ−Ｔ法による複素屈折率ｎ（ＲＴ），ｋ（ＲＴ）に異常値がみられなくなり、正確な膜厚と複素屈折率が同時に得られていると推定される。
【０１６５】
次いで、薄膜の膜厚を８１ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法で得られた複素屈折率の虚部ｋ（ＲＴ）を用いてＫ−Ｋ変換法により複素屈折率と膜厚を計算した結果、図４７のようになり、最適膜厚は７９ｎｍとなった。
【０１６６】
図４８は図４７に示したＫ−Ｋ変換法による複素屈折率ｎ（ＫＫ），ｋ（ＫＫ）と、膜厚を７９ｎｍとしたときのＲ−Ｔ法による複素屈折率ｎ（ＲＴ），ｋ（ＲＴ）とを示す図である。図４８の結果からほぼＲ−Ｔ法で仮定した膜厚ｄＲＴとこの膜厚ｄＲＴと仮定したときにＲ−Ｔ法から得られる複素屈折率の虚部ｋ（ＲＴ）を用いてＫ−Ｋ変換法により計算された最適膜厚ｄＫＫがほぼ一致することから、最終的な複素屈折率と膜厚が得られたと判断できる。
【０１６７】
この結果から膜厚が同一であれば（ｄＲＴ＝ｄＫＫであれば）、本発明のＫ−Ｋ変換法とＲ−Ｔ法の複素屈折率がほぼ一致することから、本発明のＫ−Ｋ変換法の近似が非常に有効であることを示している。
【０１６８】
念のため、さらに薄膜の膜厚を７９ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法で得られた複素屈折率の虚部を用いてＫ−Ｋ変換法により複素屈折率と膜厚を計算させた結果、図４９のようになった。この場合、最適膜厚は８０ｎｍとなり、Ｒ−Ｔ法で仮定した膜厚ｄＲＴとこの膜厚ｄＲＴとこの膜厚ｄＲＴと仮定したときにＲ−Ｔ法から得られる複素屈折率の虚部を用いてＫ−Ｋ変換法により計算された最適膜厚ｄＫＫがほぼ一致しており、最終的な複素屈折率と膜厚が得られたと判断できる。
【０１６９】
図５０は薄膜の膜厚を７９ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法で得られた複素屈折率の虚部ｋ（ＲＴ）を用いてＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率と膜厚８０ｎｍという値を用いて計算された膜面入射反射率の計算値と膜面入射反射率の実測値とを比較した結果を示す図である。図５０から、ほぼ完全に実測値と計算値が一致しており、正しい膜厚、複素屈折率の評価が行なわれていることを示す結果となっていることがわかる。
【０１７０】
次に、本発明の第２の実施形態で重要な仮定である次の事項の検証を行なった。すなわち、第１の事項として、Ｒ−Ｔ法によって得られる複素屈折率の虚部ｋ（ＲＴ）は、膜厚や複数存在する解の中からの最適解の選択方法によっては、あまり変化しないという事実の検証と、Ｒ−Ｔ法によって得られる複素屈折率の実部は膜厚や複数存在する解の中からの最適解の選択方法によって大きく変化するため，Ｒ−Ｔ法のみによる複素屈折率評価方法は不確定さが伴なうという事実の検証を行なった。
【０１７１】
図５１〜図５６は上記検証結果を示す図である。すなわち、図５１，図５２，図５３，図５４，図５５，図５６は、膜厚をそれぞれ、９２ｎｍ，８７ｎｍ，８２ｎｍ，８１ｎｍ，７７ｎｍ，７０ｎｍとしたときの第２の実施形態における複素屈折率の結果を示している。図５１乃至図５６から、膜厚が変化しても、Ｒ−Ｔ法によって得られる複素屈折率の虚部ｋはほとんど変化せず、一定な解が得られていることがわかる。
【０１７２】
図５７は、膜厚が変化しても、Ｒ−Ｔ法によって得られる複素屈折率の虚部ｋはほとんど変化しない様子を示す図である。すなわち、図５７は、９２ｎｍ，８７ｎｍ，８２ｎｍ，８１ｎｍ，７７ｎｍ，７０ｎｍの各膜厚時にＲ−Ｔ法から計算された複素屈折率の虚部ｋを同一図上に示したものであり（図５７では、互いに重なり合って示されている）、膜厚が変化しても複素屈折率の虚部ｋは、ほとんど変化しないことが確認された。一方、複素屈折率の実部ｎは、膜厚によって、あるいは複数存在する解の中からの最適解の選択方法によって、大きく左右され、Ｒ−Ｔ法は複素屈折率実部の評価にはあまり適しない。
【０１７３】
実施例４
実施例４では、化１で示されるポルフィラジン誘導体をクロロホルムに溶解させ、スピンコーティング法により合成石英基板上に薄膜を形成させた。
【０１７４】
【化１】
0003578620.tif 000014
【０１７５】
このサンプルに対し、吸光度（図５８）と膜面入射垂直反射率（図５９），基板面入射反射率（図６０），透過率（図６１）を測定し、膜面入射垂直反射率，基板面入射反射率，透過率の測定値を用いて、Ｒ−Ｔ法により、薄膜の膜厚を２４ｎｍとして複素屈折率の計算を行なった。
【０１７６】
なお、図５８〜図６１において、横軸は波長λ（ｎｍ）、縦軸は、それぞれ、吸光度，膜面入射垂直反射率，基板面入射反射率，透過率である。
【０１７７】
また、Ｒ−Ｔ法の計算プログラム中、膜面入射垂直反射率，基板面入射反射率，透過率のデータに対し、基板の影響を補正した。図５９〜図６１には、補正前，補正後の膜面入射垂直反射率，基板面入射反射率，透過率のデータがそれぞれ示されている。なお、図５９〜図６１において、補正前のデータは符号ＢＦを付し、補正後のデータは、符号ＡＦを付している。
【０１７８】
図６２には、膜厚が２４ｎｍのときに上記のように計算された複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとが示されている。また、図６３には、図６２で得られた複素屈折率の虚部ｋを用いて、Ｋ−Ｋ変換法により複素屈折率と膜厚を計算した結果が示されている。すなわち、図６２で得られた複素屈折率の虚部ｋを用いることにより、図６３のような複素屈折率が得られ、最適膜厚は１１ｎｍとなった。但し、Ｋ−Ｋ変換法により複素屈折率の実部と最適膜厚を計算させる方法としては、本発明のＲ−Ｔ法により得られた複素屈折率の虚部の非計算波長領域からの積分寄与分を補償するための定数，さらには膜厚を変化させ、補正された膜面入射反射率の測定値（図５９のＡＦ）と膜面入射反射率の計算値との二乗誤差が最小となるような方法を用いている。すなわち、Ｒ−Ｔ法により得られた複素屈折率の虚部を補正する定数倍値と、Ｒ−Ｔ法により得られた複素屈折率の虚部の非計算波長領域からの積分寄与分を補償するための定数、および膜厚を求める方法を用いている。
【０１７９】
図６４は、図６３に示したＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率と、膜厚を１１ｎｍと仮定したときに得られたＲ−Ｔ法による複素屈折率とを示したものである。この結果から膜厚が同一であれば、本発明のＫ−Ｋ変換法とＲ−Ｔ法の複素屈折率がほぼ一致することがわかり、本発明のＫ−Ｋ変換法の近似が非常に有効であることがわかる。
【０１８０】
図６５は、膜厚を１１ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法により得られた複素屈折率と、この計算で得られた複素屈折率の虚部を用いて本発明のＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率とを示すものであり、このとき最適膜厚１１ｎｍが得られ、Ｒ−Ｔ法で仮定した膜厚ｄＲＴとこの膜厚ｄＲＴと仮定したときにＲ−Ｔ法から得られる複素屈折率の虚部を用いてＫ−Ｋ変換法により計算された最適膜厚ｄＫＫがほぼ一致することから、最終的な複素屈折率と膜厚が得られたと判断できる。
【０１８１】
図６６は膜厚を１１ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法で得られた複素屈折率の虚部を用いてＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率と膜厚１１ｎｍという値を用いて計算された膜面入射反射率の計算値と膜面入射反射率の測定値とを比較した結果を示す図である。図６６から、ほぼ完全に実測値と計算値が一致しており、正しい膜厚，複素屈折率の評価が行なわれていることが確認された。
【０１８２】
比較例
従来は基板上に成膜したサンプルに対し、膜面入射反射率，基板面入射反射率，膜面入射透過率，さらに膜上に金等の反射層を設けた場合の反射率を測定し、それぞれの測定形態での測定値と一致するためのｎ，ｋを計算し、全ての測定形態から得られたｎ，ｋ曲線の交点（最小誤差となる点）からｎおよびｋを求めていた。
【０１８３】
例えば膜材料Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）の複素屈折率ｎ，ｋを膜面入射反射率と、膜面入射透過率、および透過率から求めた結果は図５１〜図５６のとおりである。この図５１〜図５６のように従来方法では必ずしも各測定形態からの解であるｎ，ｋ曲線が交わらなかったり、複数の解が存在してしまうため解の選択によって複素屈折率の実部は大きく変動する。また、膜厚によっても複素屈折率の実部は大きく変動する。すなわち、測定誤差や計算誤差等で複素屈折率の実部が大きく変化してしまうことを意味する。
【０１８４】
図５１〜図５６の結果はＲ−Ｔ法により、膜厚を変化させ、各膜厚で複素屈折率を計算すると、適正膜厚時に複素屈折率の実部が異常値をとらなくなること、逆に言えば、複素屈折率が異常値をとらなくなる膜厚が実膜厚であると判断できることを暗示している。従って、Ｒ−Ｔ法単独でも複素屈折率と膜厚をパラメータとして複素屈折率と膜厚を同時に決定することが可能である。
【０１８５】
しかしながら、膜厚をも未知としてＲ−Ｔ法を用いた場合、計算時間の手間がかかり（計算効率が悪く）、また、測定誤差や計算誤差により複素屈折率の実部が大きく左右され、また、膜厚の収束点（最適解、すなわち複素屈折率の実部が異常値をとらなくなる膜厚）が定量的に判断できない（プログラム化が容易でない）という問題点が生じる。
【０１８６】
それに比べ本発明の第２の実施形態の方法では、Ｋ−Ｋ変換に用いられる複素屈折率虚部の信頼性がある程度保証でき、また、複素屈折率の実部はＲ−Ｔ法のように各波長ごとに独立にｎ，ｋを決める必要がなく、波長分散性が正しく評価され、また、Ｒ−Ｔ法のように複素屈折率の実部が異常値をとることがない。また、解の収束判定が定量的に行なえるため（Ｋ−Ｋ変換に用いたＲ−Ｔ法により求められた複素屈折率虚部データ計算時の膜厚と、Ｋ−Ｋ変換により求められた膜厚とが一致したときに正しい複素屈折率が評価されたと判断する）、プログラムの作成が容易であり、動作の高信頼性が保証される。また、定数Ｃ０（ｋの値を決める定数）と定数Ｃ’（非測定領域の積分値を補償する定数）を決定させるだけなので、プログラム構成も簡単である。そして、膜厚測定用としても利用できるという利点がある。
【０１８７】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１乃至請求項１１記載の発明によれば、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすとみなして、クラマース・クローニッヒの関係式から光透過性物質の複素屈折率を決定するので、複素屈折率を極めて容易に、かつ信頼性良く測定することが可能となる。
【０１８８】
また、請求項１２乃至請求項２０記載の発明によれば、Ｒ−Ｔ法により、光透過性物質の複数波長における複素屈折率の虚部を求め、次いで、該複素屈折率の複数波長における虚部データからクラマース・クローニッヒの関係式を用いて複数波長における複素屈折率の実部を求めるので、透明基板上に成膜した光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋの波長依存性曲線が、透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線と相似形をなすとする仮定ができない場合にも対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、光透過性物質の複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとを示す図である。
【図２】透明基板上に成膜した光透過性物質の吸収スペクトル曲線（吸収スペクトルデータ）を示す図である。
【図３】透明基板上に成膜した光透過性物質に対し、光透過性物質の複素屈折率の虚部ｋを、測定した吸収スペクトル曲線の定数倍Ｃ０と仮定することを示す図である。
【図４】複素屈折率の実部ｎは、測定領域（λａ〜λｂ）の実部ｎに定数（積分寄与分）Ｃ’を加算したものとして求めることを示す図である。
【図５】吸収スペクトルデータ（Ｃ０＝１．０のときの）の様子を示す図である。
【図６】吸収スペクトルデータ（Ｃ０＝２．０のときの）の様子を示す図である。
【図７】０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを計算に取り入れた場合の複素屈折率の実部ｎの計算結果を示す図である。
【図８】０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを無視した場合の複素屈折率の実部ｎの計算結果を示す図である。
【図９】図７，図８の吸収スペクトルデータを同一図上に表示した図である。
【図１０】図７の吸収スペクトルデータと図８の吸収スペクトルデータとの計算結果の差を示す図である。
【図１１】０〜２００ｎｍの吸収の大きさに対し、４５１ｎｍにおける０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを無視した場合と取り入れた場合の計算されるｎの値差をプロットした図である。
【図１２】０〜２００ｎｍの吸収の大きさに対し、８００ｎｍにおける０〜２００ｎｍの吸収スペクトルデータを無視した場合と取り入れた場合の計算されるｎの値差をプロットした図である。
【図１３】図１１，図１２のｎの値差を同一図上に示した図である。
【図１４】透明基板上に光透過性物質を成膜した構成を示す図である。
【図１５】繰り返し干渉法によって膜厚ｄを測定する仕方を説明するための図である。
【図１６】図１４の構成例において、基板面入射反射率ｒｓを求めることを説明するための図である。
【図１７】図１４の構成例において、透過率ｔを求めることを説明するための図である。
【図１８】光透過性物質２上にさらに反射層３を設けた構成での基板面入射反射率ｒｍｂを求めることを説明するための図である。
【図１９】本発明に係る光学定数測定装置の第１の構成例を示す図である。
【図２０】本発明に係る光学定数測定装置の第２の構成例を示す図である。
【図２１】本発明に係る光学定数測定装置の第３の構成例を示す図である。
【図２２】本発明に係る光学定数測定装置の第４の構成例を示す図である。
【図２３】波長λが５００ｎｍであり、膜材料Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）の膜厚が８７ｎｍであると仮定したときの複素屈折率の計算結果を示す図である。
【図２４】波長λが６００ｎｍであり膜材料Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）の膜厚が８７ｎｍであると仮定したときの複素屈折率の計算結果を示す図である。
【図２５】本発明に係る光学定数測定装置の第５の構成例を示す図である。
【図２６】本発明に係る光学定数測定装置の第６の構成例を示す図である。
【図２７】実施例１における吸光度の測定結果を示す図である。
【図２８】実施例１における膜面入射垂直反射率の測定結果を示す図である。
【図２９】計算した複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとを示す図である。
【図３０】図２９のように計算により得られた複素屈折率を用いて計算した膜面入射垂直反射率と図２８の測定結果である膜面入射垂直反射率との差を示す図である。
【図３１】実施例２における吸光度の測定結果を示す図である。
【図３２】実施例２における膜面入射垂直反射率の測定結果を示す図である。
【図３３】計算した複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとを示す図である。
【図３４】図３３のように計算により得られた複素屈折率を用いて計算した膜面入射垂直反射率と図３２の測定結果である膜面入射垂直反射率との差を示す図である。
【図３５】λが４５０ｎｍであるときに、Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）のｎ，ｋを、膜面入射反射率と、膜面入射透過率、および金積層型膜面入射から求めた結果の一部を示す図である。
【図３６】λが５００ｎｍであるときに、Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）のｎ，ｋを、膜面入射反射率と、膜面入射透過率、および金積層型膜面入射から求めた結果の一部を示す図である。
【図３７】λが５５０ｎｍであるときに、Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）のｎ，ｋを、膜面入射反射率と、膜面入射透過率、および金積層型膜面入射から求めた結果の一部を示す図である。
【図３８】λが６００ｎｍであるときに、Ｏｘｏ［５，１０，１５，２０−Ｔｅｔｒａ（４−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｏｒｐｈｉｎａｔｏ］ｔｉｔａｎｉｕｍ（ＩＶ）のｎ，ｋを、膜面入射反射率と、膜面入射透過率、および金積層型膜面入射から求めた結果の一部を示す図である。
【図３９】ｎ，ｋを明瞭に決定させるために膜面入射反射率と膜面入射透過率からｎ，ｋを決定した結果を示す図である。
【図４０】実施例３における吸光度の測定結果を示す図である。
【図４１】実施例３における膜面入射反射率の測定結果を示す図である。
【図４２】実施例３における基板面入射反射率の測定結果を示す図である。
【図４３】実施例３における透過率の測定結果を示す図である。
【図４４】計算した複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとを示す図である。
【図４５】薄膜の膜厚を８７ｎｍとしたときのＲ−Ｔ法による複素屈折率ｎ（ＲＴ），ｋ（ＲＴ）と、このＲ−Ｔ法による複素屈折率の虚部を用いて、本発明のＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率ｎ（ＫＫ），ｋ（ＫＫ）を示す図である。
【図４６】図４５に示したＫ−Ｋ変換法による複素屈折率ｎ（ＫＫ），ｋ（ＫＫ）と膜厚を８１ｎｍとしたときのＲ−Ｔ法による複素屈折率ｎ（ＲＴ），ｋ（ＲＴ）を示す図である。
【図４７】薄膜の膜厚を８１ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法で得られた複素屈折率の虚部ｋ（ＲＴ）を用いてＫ−Ｋ変換法により複素屈折率と膜厚を計算した結果を示す図である。
【図４８】図４７に示したＫ−Ｋ変換法による複素屈折率ｎ（ＫＫ），ｋ（ＫＫ）と、膜厚を７９ｎｍとしたときのＲ−Ｔ法による複素屈折率ｎ（ＲＴ），ｋ（ＲＴ）とを示す図である。
【図４９】薄膜の膜厚を７９ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法で得られた複素屈折率の虚部を用いてＫ−Ｋ変換法により複素屈折率と膜厚を計算させた結果を示す図である。
【図５０】薄膜の膜厚を７９ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法で得られた複素屈折率の虚部ｋ（ＲＴ）を用いてＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率と膜厚８０ｎｍという値を用いて計算された膜面入射反射率の計算値と膜面入射反射率の実測値とを比較した結果を示す図である。
【図５１】第２の実施形態で重要な仮定である事項の検証を行なった結果を示す図である。
【図５２】第２の実施形態で重要な仮定である事項の検証を行なった結果を示す図である。
【図５３】第２の実施形態で重要な仮定である事項の検証を行なった結果を示す図である。
【図５４】第２の実施形態で重要な仮定である事項の検証を行なった結果を示す図である。
【図５５】第２の実施形態で重要な仮定である事項の検証を行なった結果を示す図である。
【図５６】第２の実施形態で重要な仮定である事項の検証を行なった結果を示す図である。
【図５７】膜厚が変化しても、Ｒ−Ｔ法によって得られる複素屈折率の虚部ｋはほとんど変化しない様子を示す図である。
【図５８】実施例４における吸光度の測定結果を示す図である。
【図５９】実施例４における膜面入射反射率の測定結果を示す図である。
【図６０】実施例４における基板面入射反射率の測定結果を示す図である。
【図６１】実施例４における透過率の測定結果を示す図である。
【図６２】膜厚が２４ｎｍのときに計算された複素屈折率の実部ｎと虚部ｋとを示す図である。
【図６３】図６２で得られた複素屈折率の虚部ｋを用いることにより得られる複素屈折率を示す図である。
【図６４】図６３に示したＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率と、膜厚を１１ｎｍと仮定したときに得られたＲ−Ｔ法による複素屈折率とを示す図である。
【図６５】膜厚を１１ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法により得られた複素屈折率と、この計算で得られた複素屈折率の虚部を用いて本発明のＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率とを示す図である。
【図６６】膜厚を１１ｎｍと仮定したときにＲ−Ｔ法で得られた複素屈折率の虚部を用いてＫ−Ｋ変換法により得られた複素屈折率と膜厚１１ｎｍという値を用いて計算された膜面入射反射率の計算値と膜面入射反射率の測定値とを比較した結果を示す図である。
【図６７】Ｒ−Ｔ法を説明するための図である。
【図６８】Ｒ−Ｔ法を説明するための図である。
【図６９】Ｒ−Ｔ法を説明するための図である。
【符号の説明】
１                          透明基板
２                          光透過性物質
３                          反射層
１１，２１，３１，４１                吸収スペクトル測定手段
１２，２２，３２，４２，５１，６１    データ測定手段
１３，３３                            膜厚測定手段
１４，２４，３４，４４，５２          定数決定手段
６２                        第１の定数決定手段
６３                        比較手段
６４                        第２の定数決定手段
６５                        最終決定手段
ｎ                          複素屈折率の実部
ｋ                          複素屈折率の虚部
ｄ，ｄＲＴ，ｄＫＫ              膜厚
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003578620.tif 000024
【図１１】
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【図１２】
0003578620.tif 000026
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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