(57)【要約】【課題】  簡易な構成で短時間で複屈折を測定すること。【解決手段】  複屈折測定装置において、試料に略円偏光の光を入射させる入射ユニットと、試料からの光の偏光状態を検出するストークスメーターと、前記ストークスメーターから出力されたストークスパラメターに基づいて前記試料の複屈折を演算する演算部と、を有することを特徴とする構成とした。【選択図】  図１
2004205500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に略円偏光の光を入射させる入射手段と、
前記試料からの光の偏光状態を検出するストークスメーターと、
前記ストークスメーターからのストークスパラメターに基づいて前記試料の複屈折を演算する演算部と、を有することを特徴とする複屈折測定装置。
【請求項２】
試料に略円偏光の光を入射させる入射手段と、前記試料からの出射光を同じ偏光状態を有する２つの光束に分割する少なくとも１つの分割ユニットと、少なくとも１つの偏光子と、少なくとも１つの位相差板と、少なくとも２つの受光部と、前記受光部の受光光量を演算する演算部と、を有することを特徴とする複屈折測定装置。
【請求項３】
試料に略円偏光の光を入射させる入射手段と、前記試料からの出射光を同じ偏光状態を有する２つの光束に分割する少なくとも１つの分割ユニットと、少なくとも１つの偏光子と、４つの受光部と、前記受光部の受光光量を演算する演算部と、を有し、
試料と偏光子を回転することなく試料の複屈折を測定することを特徴とする複屈折測定装置。
【請求項４】
試料に略円偏光の光を入射させる入射手段と、前記試料からの出射光を同じ偏光状態を有する２つの光束に分割する分割ユニットを少なくとも２つと、４つの受光部を有し、
該試料からの出射光と同じ偏光状態を有する第１の光束を１つの偏光分離手段に入射し、２つの直交する偏光成分を有する２光束に分割し各々受光部で検出し、
該試料からの出射光と同じ偏光状態を有する第２の光束を、偏光子を介して前記直交する２つの偏光成分とは４５度異なる偏光成分を受光部で検出し、
該試料からの出射光と同じ偏光状態を有する第３の光束を、位相差板と偏光子を介して円偏光成分のみを受光部で検出して該試料の複屈折量を測定することを特徴とする複屈折測定装置。
【請求項５】
試料に略円偏光の光を入射させる入射手段と、前記試料からの出射光を前記出射光と同じ偏光状態を有する２つの光束に分割する分割ユニットを少なくとも３つと、４つの受光部を有し、
該試料からの出射光と同じ偏光状態を有する第１の光束を第１の偏光子に入射し、第１の偏光成分を第１の受光部で検出し、
該試料からの出射光と同じ偏光状態を有する第２の光束を偏光子に入射し、第１の偏光成分とは直交する第２の偏光成分を第２の受光部で検出し、
該試料からの出射光と同じ偏光状態を有する第３の光束を偏光子に入射し、第１の偏光成分とは４５度異なる第３の偏光成分を第３の受光部で検出し、
該試料からの出射光と同じ偏光状態を有する第４の光束を位相差板と偏光子に入射し、円偏光成分を第４の受光部で検出して該試料の複屈折量を測定することを特徴とする複屈折測定装置。
【請求項６】
前記分割ユニットは、同じ反射特性と同じ透過特性を有する光学素子３つを持つことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項記載の複屈折測定装置。
【請求項７】
前記入射手段は、光源と光源からの光を略円偏光にする変換する変換手段とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の複屈折測定装置。
【請求項８】
前記変換手段は、位相差板を有することを特徴とする請求項７記載の複屈折測定装置。
【請求項９】
前記演算部は、下記の式に基づいて前記試料の複屈折を演算することを特徴とする請求項１記載の複屈折測定装置。
【数１】
2004205500.tif 000018
【数２】
2004205500.tif 000019
Ｂ：複屈折量、φ：進相軸角度、Ｓ０〜Ｓ３：ストークスパラメター（Ｓ０：全光量、Ｓ１：水平直線偏光成分、Ｓ２：＋４５度直線偏光成分、Ｓ３：右回り円偏光成分）
【請求項１０】
試料無しで該複屈折測定装置により測定される複屈折を記憶するメモリーを更に有し、前記演算部は該メモリーに記憶された複屈折にも基づいて前記試料の複屈折を演算することを特徴とする請求項１記載の複屈折測定装置。
【請求項１１】
試料に円偏光又は略円偏光の光を入射させるステップと、
前記試料からの光の光量を検出するステップと、
該検出結果に基づいてストークスパラメターを決定するステップと、
該ストークスパラメターに基づいて前記試料の複屈折を求めるステップと、を有することを特徴とする複屈折測定方法。
【請求項１２】
前記複屈折を求めるステップにおいて、試料無しで測定される複屈折にも基づいて、前記試料の複屈折を求めることを特徴とする請求項１１記載の複屈折測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料の複屈折を測定するための複屈折測定装置及び複屈折測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な複屈折測定装置が提案されており、例えばヘテロダイン光源を用いた位相測定法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。また、位相変調素子を用いた複屈折測定装置も提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００３】
一方、ストークスメーター、ポラリメーター、または偏光解析装置と呼ばれる装置も市販されており、これらは大きく二つのタイプがある。一つは偏光状態を測定する光束を複数の光束に分離し、それぞれを偏光素子などを介して受光し、異なる偏光成分の光量から偏光状態を検出するものである（例えば、特許文献１又は２参照。）。もう一つは測定光を、回転する素子を通して検出するもので、一般的に回転検光子法と呼ばれる。
【特許文献１】特開平５−２０９７９１号公報
【特許文献２】特開平８−２０１１７５号公報
【非特許文献１】Ｎ．Ｕｍｅｄａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｋｏｈｗａ：“Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒｅｓｉｄｕａｌ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｇｌａｓｓ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｓｋ  ｂｙ  Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｚｅｅｍａｎ  Ｌａｓｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｊａｐａｎ，Ｐａｒｔ２，Ｖｏｌ．７４，Ｎｏ．５（１９９１）ｐｐ．２１−２８
【非特許文献２】Ｗａｎｇ＆Ｏａｋｂｅｒｇ，Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．７０（１０），３８４７（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の複屈折測定装置においては、試料への入射偏光を変化させることによって、その試料から出射する偏光の状態を複数回測定し、その複数の結果から試料の複屈折を測定していた。従来の複屈折測定装置においては、試料からの偏光を受光する側に回転素子が配置されている場合と配置されていない場合とはあるものの、いずれにしても試料の入射側に回転素子などが配置されており、試料への入射偏光を変化させるためにその回転素子を回転させなければならず、複屈折測定に時間を要した。
【０００５】
このため、複屈折量が急速に変化する場合などは測定が困難であった。また、光源がパルス光源の場合や出力が不安定な場合、測定が困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の例示的な目的は、上記課題を解決し、短時間で容易に複屈折を測定可能である複屈折測定装置又は複屈折測定方法を提供することことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一つの側面は、複屈折測定装置において、試料に略円偏光の光を入射させる入射手段と前記試料からの光の偏光状態を検出するストークスメーターと前記ストークスメーターからのストークスパラメターに基づいて前記試料の複屈折を演算する演算部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の側面は、複屈折測定方法において、試料に略円偏光の光を入射させるステップと、前記試料からの光の光量を検出するステップと、該検出結果に基づいてストークスパラメターを決定するステップと、該ストークスパラメターに基づいて前記試料の複屈折を求めるステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
従来よりも、性能の良い複屈折測定装置及び複屈折測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の第１実施例を図１、図２を用いて説明する。
【００１３】
図１において１０１は光源、１０２、１１２、１１５は１光束型のグラントムソン偏光プリズム、１０３、１１４は変換手段としてのλ／４位相差板、１０４は試料１０５への入射光、１０５は複屈折を測定する試料、１０６は試料１０５からの出射光、１０７と１０８は入射してきた光をその入射光と同じ偏光状態の２つの光束に分割し出射させるための分割ユニットである。１０９は２光束型のグラントムソン偏光プリズム、１１０、１１１、１１３、１１６は受光部、１１７は演算部である。
【００１４】
光源１０１からの光は、偏光プリズム１０２を通って直線偏光となり、その後水平から＋４５°進相軸を傾けたλ／４位相差板１０３を通ることで、入射光１０４は右回り円偏光となる。ここで、光源１０１と偏光プリズム１０２とλ／４位相差板は入射手段を構成する。そして、この入射ユニットからの円偏光は試料１０５に入射され、試料１０５を出た出射光１０６は試料１０５の複屈折の影響で一般的に楕円偏光となって、分割ユニット１０７に入射する。出射光１０６と同じ偏光状態で反射する第１の光束と、出射光１０６と同じ偏光状態で透過する第２の光束に分離される。第１の光束は二光束型のグラントムソンプリズム１０９に入射し、２つの直交する偏光に分割され、それぞれ受光部１１０と１１１に入射する。分割ユニット１０７を透過する第２の光束は更に分割ユニット１０８に入射し、再度出射光１０６と同じ偏光状態で反射する第３の光束と、出射光１０６と同じ偏光状態で透過する第４の光束に分離される。第３の光束は透過軸を＋４５°に回転して固定した一光束型のグラントムソンプリズム１１２に入射し、＋４５°直線偏光成分を受光部１１３にて受光している。第４の光束は進相軸を＋４５°に回転して固定したλ／４位相差板１１４に入射し、更に透過軸を９０°に固定した一光束型のグラントムソンプリズム１１５に入射し、透過する偏光成分のみを受光部１１６で検出している。受光部１１０、１１１、１１３、１１６で検出された光量の検出値に基づいて、演算部１１７で演算し、ストークスパラメターを求めている。
【００１５】
次に、図２において偏光状態を保存する光束分割ユニットを説明する。
【００１６】
図２は分割ユニットに入射する入射光束を入射光束と同じ偏光状態の２光束に分割して出射させる分割ユニットを説明する図である。
【００１７】
２０１は入射光束、２０４、２０５、２０６は光束が４５°の入射角で入射するように設置された平行平板、２０２は２枚の平行平板によって２回反射する第１の光束、２０３は２枚の平行平板を両方透過する光束。２０７、２０８は本実施例では用いない不要光である。
【００１８】
第１の平行平板２０４と第２の平行平板２０５は第１の平行平板２０４を反射するｐ偏光成分が第２の平行平板２０５ではｓ偏光成分として反射するように設置されている。この構成によると、第１の平行平板２０４をｓ偏光で反射する偏光成分は第２の平行平板２０５ではｐ偏光成分として反射する。
【００１９】
一方、第３の平行平板２０６は第１の平行平板２０４を透過するｐ偏光成分が第３の平行平板２０６ではｓ偏光成分として透過するように設置されている。この構成によると、第１の平行平板２０４をｓ偏光で透過する偏光成分は第３の平行平板２０６ではｐ偏光成分として反射する。
【００２０】
以下に入射光束と同じ偏光状態で二光束に分割される原理を説明する。ここでは簡略化のため、平行平板の裏面での反射は無視する。
【００２１】
入射光束が完全偏光であれば、その電界ベクトルは
Ｅ＝Ｅｐ＋Ｅｓ
と第１平行平板の反射の際にｐ偏光成分となる直線偏光成分Ｅｐとｓ偏光成分となる直線偏光成分Ｅｓとに分解して計算することが可能である。入射光束が部分偏光や非偏光の時もこれらは複数の完全偏光成分の集まりと考えられるので、各々の完全偏光が保存されれば良い。
【００２２】
材質の同じ平行平板３枚を用いると３つの平行平板のｐ偏光とｓ偏光の複素振幅反射率ｒｐ、ｒｓは等しいため、入射光束のうち、第１平行平板の反射の際にｐ偏光成分となる直線偏光成分の複素振幅をＥｐ、ｓ偏光成分の複素振幅をＥｓとすると、２回反射して得られる第１の光束２０２の第１偏光成分の複素振幅Ｅ１１は
Ｅ１１＝ｒｓｒｐＥｐ
となる。一方第２偏光成分の複素振幅Ｅ１２は
Ｅ１２＝ｒｐｒｓＥｓ
となる。これらの足し合わせである反射光束の複素振幅Ｅ１は
Ｅ１＝ｒｓｒｐ（Ｅｐ＋Ｅｓ）
となり、入射光束に対して定数ｒｓｒｐがかかっただけの光束となるため、この第１の光束２０２は偏光状態が入射光の偏光状態と同じ光束である。
【００２３】
一方２回透過して得られる第２の光束２０３の第１偏光成分の複素振幅Ｅ２１は
Ｅ２１＝ｔｓｔｐＥｐ
となる。一方第２偏光成分の複素振幅Ｅ２２は
Ｅ２２＝ｔｐｔｓＥｓ
となる。これらの足し合わせである透過光束の複素振幅Ｅ２は
Ｅ２＝ｔｓｔｐ（Ｅｐ＋Ｅｓ）
となり、入射光束に対して定数ｔｓｔｐがかかっただけの光束となるため、この第２の光束２０３は偏光状態が入射光の偏光状態と同じ光束である。
【００２４】
なお、ここでは平行平板に対して入射角４５°で入射するとしたが、３枚の入射角が同じであれば、４５°である必要はない。また、グレーティング、ビームスプリッターなど、光束分割可能な素子で、素子の偏光に対する反射特性、透過特性などの分割特性が同じものを３つ用いれば、同様の効果が得られる。ｒｐ、ｒｓ、ｔｐ、ｔｓなどは単なる実数定数であるとは限らず、膜のついたスプリッターなどを用いる場合は、位相の変化を示す複素数定数となることもある。
【００２５】
図１では不要光は図示していないが、図２の光束２０７と光束２０８は迷光となるため、ビームダンパーなどで吸収させている。
【００２６】
図１において、一般的に試料の複屈折の影響を受けた出射光は楕円偏光となっている。演算部１１７は、４つのディテクターからの光量を以下の通り演算し、出射光の楕円偏光の偏光状態を示す、ストークスパラメターを求めている。ここでは２つの光束分割ユニット１０７と１０８は同じ特性を持っており、入射光と出射光は上記に説明した関係があるとする。また、グラントムソンプリズムと位相差板の透過率は１００％と仮定する。受光部１１０、１１１、１１３、１１６で得られる光束の電界の複素振幅ＥＡ，ＥＢ，ＥＣ，ＥＤはそれぞれ
ＥＡ＝ｒｐｒｓＥｓ
ＥＢ＝ｒｓｒｐＥｐ
【００２７】
【数１】
2004205500.tif 000003
【００２８】
【数２】
2004205500.tif 000004
【００２９】
となり、受光部１１０、１１１、１１３、１１６で検出する光量Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４はそれぞれ
Ｉ１＝｜ｒｐｒｓ｜２｜Ｅｓ｜２
Ｉ２＝｜ｒｓｒｐ｜２｜Ｅｐ｜２
【００３０】
【数３】
2004205500.tif 000005
【００３１】
【数４】
2004205500.tif 000006
【００３２】
である。ｒｐ、ｒｓ、ｔｐ、ｔｓは予め計算か測定により求めておくことで、これらの定数分は補正演算を行う。演算部１１７において以下の演算を行うことにより、ストークスパラメターＳ０（全光量），Ｓ１（水平直線偏光成分），Ｓ２（＋４５度直線偏光成分），Ｓ３（右回り円偏光成分）を求めている。
【００３３】
Ｓ０＝（Ｉ１＋Ｉ２）／｜ｒｐｒｓ｜２
Ｓ１＝（Ｉ１−Ｉ２）／｜ｒｐｒｓ｜２
Ｓ２＝２＊Ｉ３／｜ｒｐｒｓｔｐｔｓ｜２−Ｓ０
Ｓ３＝２＊Ｉ４／｜ｔｐｔｓ｜４−Ｓ０
上記のようにストークスパラメターを求めると、光束の光量を含め、偏光状態のすべての情報が得られる。
【００３４】
図６において、出射光と複屈折の関係を説明する。出射光は試料の複屈折量と進相軸角度に応じて図６（ａ）に示したような傾いた楕円となる。長軸の傾きをθ、楕円が外接する長方形の対角線が長軸角度となす角をεとする。長軸の傾きは複屈折の進相軸角度φと以下のような関係があり、楕円の楕円率は複屈折量Ｂと以下の関係がある。
【００３５】
【数５】
2004205500.tif 000007
【００３６】
【数６】
2004205500.tif 000008
【００３７】
また、εとθはストークスパラメタ−で表すと以下の関係式が成り立つ。
【００３８】
【数７】
2004205500.tif 000009
【００３９】
【数８】
2004205500.tif 000010
【００４０】
演算部１１７において以下の演算を更に行うことにより、複屈折が求められる。
【００４１】
なお、ここでは１０９にグラントムソンプリズムを用いて説明したが、ローションプリズム、セナルモンプリズム、ウォラストンプリズム、または誘電体多層膜等で形成した偏光ビームスプリッターなど直交する偏光成分を分離する光学素子ならば何を用いても良い。ただし、どちらの偏光成分をどのディテクターで検出しているかに応じて、演算式は上記説明と異なる場合もある。
【００４２】
また、１１２、１１５もグラントムソンプリズムを用いて説明したがこれも直線偏光成分を取り出すことが可能な光学素子であれば何を用いても良い。偏光素子としてブリュースター窓やシート型偏光板を用いることで安価な装置も可能である。
【００４３】
本実施例の複屈折測定装置では、従来の装置のように試料の入射側に回転素子を設ける必要が無いため、短時間で容易に複屈折を測定することが可能であり、装置自体も大型化しないというメリットがある。
【実施例２】
【００４４】
本発明の第２実施例は、図１の第２実施例の装置において、１０９で光束を２つに分離する変わりに、直線偏光成分を取り出す偏光素子を用い、一方１０７の分割ユニットの前に同じ分割ユニットをもう一つ設けて試料からの出射光と同じ偏光状態を有する光束をもう一つ分割し、１０９で検出する直線偏光成分とは直交する直線偏光成分を取り出すよう偏光素子と検出器を設けるものである。この方法は特に直線偏光成分を正確に取り出すために２つの精度の高い偏光プリズムを利用する場合に有効である。
【実施例３】
【００４５】
本発明の第３実施例はパルス光源を光源として用いる複屈折測定装置である。図１において光源１０１をパルス光源とする。極紫外光や、真空紫外光ではＡｒＦエキシマレーザーやＦ２エキシマレーザーなどのパルス光源が用いられる。データの処理方法は実施例１と同様であるが、４つの受光部によって得られる信号を同期して処理することにより光源の光量変動などに依存することなくパルスごとに複屈折の測定をしている。また、試料と光学系を相対的に動かすことで、試料の複屈折の２次元分布を測定している。
【実施例４】
【００４６】
本発明の第４実施例は、実施例１の装置において、受光部を２次元センサーとするものである。２次元センサーとしては例えばＣＣＤカメラなどを用いている。コリメーターを用いて光源の光をほぼ平行光束となるように広げ、面内一様な特性が得られる偏光プリズムと位相差板を用いている。ＣＣＤカメラのピクセルは４つの対応しているディテクターが同じ位置を測定しているよう調整している。それぞれのピクセルで４つのストークスパラメターを求め、それぞれ複屈折量と進相軸方位を求めることで、試料の複屈折の２次元分布が求められる。
【実施例５】
【００４７】
本発明の第５実施例は、実施例１の装置において受光部を１次元センサーとするものである。１次元センサーとしては１次元ＣＣＤアレイなどを用いている。コリメーターを用いて光源の光をほぼ平行光束となるように広げ、投光側の入射ユニットとしての偏光プリズムと位相差板と受光側の各受光ユニットの前には、面内一様な特性が得られる偏光プリズムと位相差板を用いている。ＣＣＤアレイのピクセルは４つの対応しているディテクターが同じ位置を測定しているよう調整している。それぞれのピクセルで４つのストークスパラメターを求め、それぞれ複屈折量と進相軸方位を求めることで、ライン状の領域の試料の複屈折を求めている。図３において３０１は試料、３０２はライン状の測定領域、３０３は試料スキャン方向である。試料をライン状の測定領域に対して動かすことで複屈折の二次元分布を測定している。また、試料と測定領域は相対的に動くことが要件であるので、試料を固定して、投光部と受光部を動かすことで同様の効果が得られる。
【００４８】
試料の走査方法はステップ送りや、連続等速移動などがあるが、ＣＣＤの積算時間や、光源が連続光源かパルス光源かなどに応じて適切な走査方法と走査速度を選択している。
【実施例６】
【００４９】
本発明の第６実施例は、実施例５の装置を円形試料に適応させた例である。回転させて円形の測定領域を得るものである。図４において４０１は試料、４０２はライン状の測定領域、４０３は試料回転方向、４０４は回転中心である。ライン状の測定領域を試料の回転中心から半径方向に設置し、回転中心４０４を中心に回転することで複屈折の二次元分布を測定している。回転するディスクの複屈折測定に適している。また、試料と測定領域は相対的に動くことが要件であるので、試料を回転したくない場合は試料を固定して、投光部と受光部を回転することで試料を回転することなく円形試料の複屈折量と進相軸の角度の二次元分布を求めることも可能である。
【実施例７】
【００５０】
本発明の第７実施例を図５に示す。入射手段５０５の中に光源５０１があり、光源からの光は、フィルター５０２、偏光板５０３、λ／４位相差板５０４、などを通り、所望の波長の円偏光になって試料５０６に入射する。偏光解析装置５０７は試料からの出射光を検出し、出力を演算部５０８に送る。
【００５１】
紫外光用の光源としてはＤ２ランプがあるが、レーザーなどを用いても構わない。フィルター５０２は波長選択フィルターであり、光源からの光のうち所定波長の光を選択して透過させるものである。例えば２４８ｎｍや１９３ｎｍ、１５７ｎｍなど、試料の複屈折を測る波長を選択している。なお、フィルターの代わりに分光器を用いても構わない。偏光板５０３は、可視光に用いるものとしてはフイルムタイプがあるが、紫外光ではグランレーザープリズムやローションプリズムなどを用いられる。変換手段である波長板５０４としては水晶、フッ化マグネシウムなどの結晶タイプが紫外光用途には多く用いられる。偏光板にて直線偏光にし、その直線偏光に対して進相軸を４５度回転させたλ／４位相差板を用いることで、その出射光は円偏光となる。
【００５２】
こうして試料に入射する光は円偏光になる。図３において、出射光と複屈折の関係を説明する。試料の複屈折によって試料から射出する出射光は試料の複屈折量と進相軸角度に応じて図３に示したような傾いた楕円となる。長軸の傾きをθ、楕円が外接する長方形の対角線が長軸角度となす角をεとする。長軸の傾きは複屈折の進相軸角度φと以下のような関係があり、楕円の楕円率は複屈折量Ｂと以下の関係がある。
【００５３】
【数９】
2004205500.tif 000011
【００５４】
【数１０】
2004205500.tif 000012
【００５５】
この楕円偏光は偏光解析装置によって測定を行うが、偏光解析装置によってストークスパラメターＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、を求めた場合、εとθはストークスパラメタ−で表すと以下の関係式が成り立つ。
【００５６】
【数１１】
2004205500.tif 000013
【００５７】
【数１２】
2004205500.tif 000014
【００５８】
そこで演算部は以下の通り偏光解析屈折装置からのストークスパラメターを処理し、複屈折を求めている。
【００５９】
【数１３】
2004205500.tif 000015
【００６０】
【数１４】
2004205500.tif 000016
【００６１】
本実施例では偏光解析装置５０７としてストークスメーターを用いているが、ストークスメーター以外の偏光解析部によって楕円率ε、楕円の傾きθを求めてもよい。
【００６２】
なお、試料はＸ，Ｙステージなどの上に配置されており、試料のある位置の複屈折を測定した後にはＸ，Ｙステージを移動して繰り返し複屈折測定を行うことで、試料の複屈折の二次元分布を測定している。
【００６３】
偏光解析装置としては、従来例で挙げた通り様々なものがある。実施例１で挙げたようなものも一例である。
【実施例８】
【００６４】
本発明の第８実施例は、装置誤差の除去に関するものである。実施例７における位相差板５０４は波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍなどの波長３７０ｎｍ以下の光（特に波長２００ｎｍ以下の光）、において良好な品質なものは非常に高価であり、誤差の無い完全なλ／４となる位相差板を得るのは困難である。一般には、この位相差板自身の誤差、直線偏光光に対する４５度に位置合わせする際の位置合わせ誤差などにより、位相差板から射出する円偏光は完全な円偏光ではなく、楕円偏光（略円偏光）となる。そこで本実施例では、この装置誤差を測定法と演算によって除去している。
【００６５】
まず、試料を光路に配置せずに実施例７の方法により複屈折を測定し、その複屈折を不図示のメモリーに記憶する。上述の装置誤差が無い場合には、試料が無いため複屈折は測定されず、検出する光は図６（ａ）のような完全円偏光であるはずである。しかし、その装置誤差により本来完全な円偏光であるべき入射光自体が楕円偏光となっているため、この楕円成分を複屈折として測定してしまう。この試料無しで測定した複屈折をｓとする。
【００６６】
次に、試料を光路に挿入して複屈折を測定する。ここで得られる複屈折は、試料の複屈折ｃの他に上述の装置誤差による複屈折ｓが含まれた複屈折ｃ’である。
【００６７】
そして、演算部において、あらかじめ求めた試料無しで測定した複屈折ｓと測定によって得られた複屈折ｃ’とに基づいて、一般的に複屈折ｃの試料のジョーンズ行列Ｃは以下の通り表される。ここでｃは位相差を単位ラジアンで示したものである。
【００６８】
【数１５】
2004205500.tif 000017
【００６９】
ξを装置誤差複屈折と試料の真の複屈折の進相軸角度との差とし、回転による座標変換行列をＲ（ξ）、装置誤差複屈折のジョーンズ行列をＳ、試料の真の複屈折のジョーンズ行列をＣ、装置誤差を含んだ複屈折のジョーンズ行列をＣ’とすると、
Ｃ’＝Ｃ  Ｒ（ξ）  Ｓ  Ｒ（−ξ）
である。
【００７０】
従って、以下のような行列演算を演算部において行うことで、試料の装置誤差複屈折を取り除いた真の複屈折が求められることとなる。
【００７１】
Ｃ＝Ｃ’Ｒ（ξ）Ｓ−１Ｒ（−ξ）
ここでＳ−１はＳの逆行列である。上の式ではＣ、Ｃ’に回転行列が含まれることもある。
【００７２】
以上、本実施例の複屈折測定装置によれば、試料に入射する光が完全な円偏光ではなくても、高精度に複屈折を測定することが可能となる。
【００７３】
なお、本実施例は以上の全ての実施例において適用可能である。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の複屈折測定装置を表す図である。
【図２】本発明の光分割ユニットを表す図である。
【図３】本発明の測定領域と試料の走査を表す図である。
【図４】本発明の測定領域と試料の回転を表す図である。
【図５】本発明の複屈折測定装置を表す図である。
【図６】本発明の試料に入射する光と試料から出射する光の偏光状態とを表す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０１，５０１  光源
１０４，１０６，２０１，２０２，２０３  光束
１０３，１１４，５０４  位相差板
１０２，１１２，１１５，５０３  偏光子
１１０，１１１，１１３，１１６  受光器
１１７，５０８  演算部
１０７，１０８  偏光状態を保存して光束を分割する光束分割手段
１０９  ２光束型のグラントムソン偏光プリズム
２０４，２０５，２０６  平行平板
２０７，２０８  不要光
１０５，３０１，４０１，５０６  試料
３０２，４０２  測定領域
３０３  試料走査方向
４０３  試料回転方向
４０４  試料回転中心
５０２  フィルター
５０５  入射ユニット
５０７  偏光解析装置
【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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