專利名稱：光學(xué)各向異性參數(shù)測定方法及測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001
本發(fā)明涉及對測定對象面上形成的光學(xué)各向異性膜復(fù)振幅反射率比的相位差進(jìn)行測定的光學(xué)各向異性參數(shù)測定方法及測定裝置，尤其適用于液晶配向膜檢查等。
背景技術(shù)：
0002
液晶顯示器由其表面層疊有透明電極及配向膜的后側(cè)玻璃基板和其表面層疊有彩色濾光片、透明電極及配向膜而形成的前側(cè)玻璃基板隔著間隔物且配向膜相向地拼合而成，在該配向膜間隙中封入液晶的狀態(tài)下密封，并在其前后兩側(cè)層疊偏振濾光片。
0003
這里，為了讓液晶顯示器正常工作，液晶分子須均勻地同向排列，液晶分子方向性由配向膜確定。
該配向膜能夠使液晶分子整齊排列，因為它具有單軸性光學(xué)各向異性，如果配向膜整個面上具有均勻的單軸性光學(xué)各向異性，液晶顯示器就不容易出現(xiàn)缺陷，若存在光學(xué)各向異性不均勻的部分，則會由于液晶分子方向紊亂而給液晶顯示器帶來缺陷。
即，配向膜品質(zhì)直接影響到液晶顯示器質(zhì)量。配向膜的缺陷會導(dǎo)致液晶分子方向性的紊亂，液晶顯示器上就會產(chǎn)生缺陷。
0004
因而，液晶顯示器裝配時，如果通過預(yù)先檢查配向膜有無缺陷而只使用品質(zhì)穩(wěn)定的配向膜，就可提高液晶顯示器合格率和生產(chǎn)效率。
作為配向膜檢查方法，迄今所知的有普通的橢圓計法(非專利文獻(xiàn)1)。
非專利文獻(xiàn)1R.M.A.Azzam and N.M.BasharaEllipsometry and Polarized Light(North-Holland，Amsterdam，1986) 0005
該方法是對3個以上多個入射偏振狀態(tài)分別測定反射偏振狀態(tài)，并測定復(fù)振幅反射率比RPP≡rPP/rSS、Rps≡rps/rSS、RSP≡rSP/rSS測定方位方向依存性。
這里，Rχ(χ是偏振狀態(tài))分別由照射測定點的入射光復(fù)振幅反射率定義，具體而言，由入射P偏振光時P偏振光復(fù)振幅反射率rPP、入射S偏振光時S偏振光復(fù)振幅反射率rSS、入射S偏振光時P偏振光復(fù)振幅反射率rps、入射P偏振光時S偏振光復(fù)振幅反射率rSP之比定義。
將入射光測定方位圍繞豎立于測定點的法線而旋轉(zhuǎn)360度進(jìn)行測定，能夠測定復(fù)振幅反射率比的測定方位方向依存性，因此能夠詳細(xì)評價配向膜分子配向，但是，問題在于測定很耗費時間。另外，如果膜厚薄，各向異性檢測能力就會降低，因此有時不能測出各向異性這樣的性質(zhì)。
0006
因而，本申請人提出了差動SMP法，一種高速測定基于分子配向的光學(xué)各向異性的方法。
專利文獻(xiàn)1日本特開2008-76324號公報 0007
在該方法中，將P偏振光或S偏振光中任一方對于測定對象物的方向作為基準(zhǔn)方向，將入射光和測定光之一方設(shè)為在基準(zhǔn)方向振動的直線偏振光，將入射光和測定光之另一方設(shè)為在相對于基準(zhǔn)方向的π/2±α(0＜α＜π/2)方向上振動的一對直線偏振光，測定與該一對偏振光對應(yīng)的二種測定光光強(qiáng)度，基于表示所得到的兩個光強(qiáng)度數(shù)據(jù)差分的差分?jǐn)?shù)據(jù)來測定光學(xué)各向異性參數(shù)，能夠以短時間測定作為光學(xué)各向異性參數(shù)的測定對象物配向方位、光軸傾斜角及配向大小。
0008
但是問題在于，差動SPM法不能測定最代表光學(xué)各向異性物質(zhì)特性的復(fù)振幅反射率比的相位差及大小，必須同時使用橢圓計法等其他方法。
而且，只要能夠測定與測定方位對應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的相位差及大小，就能根據(jù)該測定結(jié)果用公知的傳統(tǒng)方法測定全部總共7個光學(xué)各向異性參數(shù)(配向方位、光軸傾斜角、常光折射率、異常光折射率、配向?qū)幽ず?、配向?qū)诱凵渎省o配向?qū)幽ず?。
發(fā)明內(nèi)容
0009
因而，本發(fā)明的技術(shù)課題是，進(jìn)一步發(fā)展差動SMP法，使之首先能夠測定3種不同的偏振狀態(tài)中的復(fù)振幅反射率比的相位差，第二能夠測定各偏振狀態(tài)下的復(fù)振幅反射率比。
0010
為了解決該課題，本申請第1發(fā)明的光學(xué)各向異性參數(shù)測定方法中，使入射光從規(guī)定的測定方位以一定入射角度照射測定對象面上的測定點，根據(jù)由測定其反射光所包含的特定方向的偏振光分量的光強(qiáng)度所獲得的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，測定成為光學(xué)各向異性參數(shù)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))，其特征在于， 使上述入射光偏振化，以預(yù)先設(shè)定的測定方位照射測定點而進(jìn)行測定的情況下，以測定對象面作為基準(zhǔn)，將在與其正交的面內(nèi)振動的直線偏振光設(shè)為P偏振光，在與該P(yáng)偏振光正交的方向上振動的直線偏振光設(shè)為S偏振光時，以下的A～D的四個偏振狀態(tài)中，根據(jù)對至少三個偏振狀態(tài)各4種合計12種反射光測定的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，從按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的二個差算出二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，通過將這二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)相除，算出該入射光的測定方位上的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ， A對于在P偏振光的振動方向的±αA(0＜αA＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γA1及γA2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種S偏振光； BP偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γB1及γB2的2種光所包含的偏振光中，在S偏振光的振動方向的±αB(0＜αB＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光； C對于在S偏振光的振動方向的±αC(0＜αC＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γC1及γC2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種P偏振光； DS偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γD1及γD2的2種光所包含的偏振光中，在P偏振光的振動方向的±αD(0＜αD＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光。
0011
本申請第2發(fā)明之特征在于，使上述測定方位圍繞豎立于測定點的法線變化，同時根據(jù)對于在至少3種偏振狀態(tài)各4種合計12種反射光測定的測定方位-光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，算出與入射光測定方位對應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ。
0012
本申請第3發(fā)明的光學(xué)各向異性參數(shù)測定裝置，具備將偏振化為規(guī)定的偏振狀態(tài)的光從規(guī)定的測定方位以一定入射角度照射測定對象面上的測定點的發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)；檢測其反射光被偏振化為規(guī)定的偏振狀態(tài)的光的光強(qiáng)度的受光光學(xué)系統(tǒng)；以及根據(jù)測定的光強(qiáng)度算出成為光學(xué)各向異性參數(shù)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))的運算裝置，其特征在于 上述發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)中，依次安裝照射單色光的光源、可調(diào)節(jié)偏振方向的起偏器以及可調(diào)節(jié)相位的發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器，并且， 上述受光光學(xué)系統(tǒng)中，依次安裝可調(diào)節(jié)相位的受光側(cè)相位補(bǔ)償器、可調(diào)節(jié)偏振方向的檢偏器以及測定透過檢偏器的偏振光的光強(qiáng)度的光傳感器， 以測定對象面作為基準(zhǔn)，將在與其正交的面內(nèi)振動的直線偏振光設(shè)為P偏振光，在與該P(yáng)偏振光正交的方向上振動的直線偏振光設(shè)為S偏振光時，上述運算裝置，根據(jù)對以下的A～D的四個偏振狀態(tài)中至少三個偏振狀態(tài)的各4種合計12種反射光測定的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，從按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的二個差算出二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，根據(jù)這二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)相除算出該入射光的測定方位上的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ。
0013
本申請第4發(fā)明之特征在于，發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)與受光光學(xué)系統(tǒng)配置成可圍繞豎立于測定點的法線相對旋轉(zhuǎn)或被放射狀地布置，并設(shè)有根據(jù)與入射光測定方位對應(yīng)的光強(qiáng)度算出作為光學(xué)各向異性參數(shù)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))的運算裝置，該運算裝置中，根據(jù)對于4種偏振狀態(tài)A～D中的至少3種偏振狀態(tài)各4種合計12種反射光測定的測定方位-光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，從按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間2個差值算出2個測定方位-光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，并通過將這2個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)相除而算出與入射光測定方位對應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ。
0014
并且，在第5～第8發(fā)明中，按每種偏振狀態(tài)將相位相等的一組反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之和作為光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)算出，由上述光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)的一方與光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)之比算出該入射光測定方位上的/所對應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的大小|Rχ|。
0015
依據(jù)本申請的第1與第3發(fā)明，將入射光從規(guī)定的測定方位照射測定點而測定其反射光光強(qiáng)度時，通過在預(yù)先設(shè)定的3種偏振狀態(tài)下測定并算出光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)之比，能夠測定關(guān)于該測定方位方向上各自的偏振狀態(tài)下該復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))。
這里，如本申請的第5與第7發(fā)明那樣，如果算出光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)與光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)之比，就能夠在其測定方位方向上測定各自的偏振狀態(tài)下其復(fù)振幅反射率比的大小|Rχ|(χ是偏振狀態(tài))。
0016
另外，如本申請的第2與第4發(fā)明那樣，例如，發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)與受光光學(xué)系統(tǒng)布置成可圍繞豎立于測定點的法線相對地轉(zhuǎn)動或放射狀，能夠一邊使測定方位連續(xù)地或分級地改變一邊進(jìn)行測定，若如此，就能夠測定與入射光測定方位對應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))，因此，能夠?qū)⑾辔徊瞀う肿鳛闇y定方位函數(shù)來測定。
這里，本申請的第6與第8發(fā)明那樣，如果算出光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)與光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)之比，就能夠?qū)τ谧兓臏y定方位方向測定各自的偏振狀態(tài)下其復(fù)振幅反射率比的大小|Rχ|(χ是偏振狀態(tài))，因此，能夠?qū)?fù)振幅反射率比的大小作為測定方位函數(shù)來測定。
圖1是表示本發(fā)明的光學(xué)各向異性參數(shù)測定裝置的一例的說明圖。
圖2是表示運算裝置的主例程的處理順序的流程圖。
圖3是表示子例程的處理順序的流程圖。
圖4是表示偏振狀態(tài)A中的光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)、光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的曲線圖。
圖5是表示偏振狀態(tài)B中的光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)、光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的曲線圖。
圖6是表示偏振狀態(tài)C中的光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)、光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的曲線圖。
圖7是表示偏振狀態(tài)D中的光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)、光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的曲線圖。
圖8是表示算出的復(fù)振幅反射率比的相位差的曲線圖。
圖9是表示算出的復(fù)振幅反射率比的大小的曲線圖。
符號的說明
1 光學(xué)各向異性參數(shù)測定裝置 2 載物臺 3 樣品的表面(測定對象面) 4 測定點 5 法線 10 發(fā)光光學(xué)系統(tǒng) 11 光源 12 起偏器 13 發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器 20 受光光學(xué)系統(tǒng) 21 受光側(cè)相位補(bǔ)償器 22 檢偏器 23 光傳感器 30 計算機(jī)(運算裝置)
具體實施例方式0017
為了進(jìn)一步發(fā)展差動SMP法而實現(xiàn)測定不同的3種偏振狀態(tài)的復(fù)振幅反射率比的相位差之目的，在本發(fā)明的光學(xué)各向異性參數(shù)測定方法中，使入射光以一定入射角度照射測定對象面上的測定點，根據(jù)由測定其反射光所包含的特定方向的偏振光分量的光強(qiáng)度所獲得的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，測定成為光學(xué)各向異性參數(shù)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))，其特征在于， 使上述入射光偏振化，以預(yù)先設(shè)定的測定方位照射測定點而進(jìn)行測定的情況下，以測定對象面作為基準(zhǔn)，將在與其正交的面內(nèi)振動的直線偏振光設(shè)為P偏振光，在與該P(yáng)偏振光正交的方向上振動的直線偏振光設(shè)為S偏振光時，以下的A～D的四個偏振狀態(tài)中，根據(jù)對至少三個偏振狀態(tài)各4種合計12種反射光測定的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，從按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的二個差算出二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，通過將這二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)相除，算出該入射光的測定方位上的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ， A對于在P偏振光的振動方向的±αA(0＜αA＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γA1及γA2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種S偏振光； BP偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γB1及γB2的2種光所包含的偏振光中，在S偏振光的振動方向的±αB(0＜αB＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光； C對于在S偏振光的振動方向的±αC(0＜αC＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γC1及γC2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種P偏振光； DS偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γD1及γD2的2種光所包含的偏振光中，在P偏振光的振動方向的±αD(0＜αD＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光。
0018
圖1是表示本發(fā)明的光學(xué)各向異性參數(shù)測定裝置的一例的說明圖，圖2是表示運算裝置的主例程的處理順序的流程圖，圖3是表示子例程的處理順序的流程圖，圖4是表示偏振狀態(tài)A中的光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)、光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的曲線圖，圖5是表示偏振狀態(tài)B中的光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)、光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的曲線圖，圖6是表示偏振狀態(tài)C中的光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)、光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的曲線圖，圖7是表示偏振狀態(tài)D中的光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)、光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的曲線圖，圖8是表示算出的復(fù)振幅反射率比的相位差的曲線圖，圖9是表示算出的復(fù)振幅反射率比的大小的曲線圖。
0019
首先，說明本發(fā)明的復(fù)振幅反射率及其相位差的測定理論。
若考慮偏振光的反射，則復(fù)振幅反射率rχ(χ是偏振狀態(tài))表示為 rχ＝|rχ|exp[iδχ] rPPP偏振光入射時的反射光的P偏振光的復(fù)振幅反射率 rSPP偏振光入射時的反射光的S偏振光的復(fù)振幅反射率 rPSS偏振光入射時的反射光的P偏振光的復(fù)振幅反射率 rSSS偏振光入射時的反射光的S偏振光的復(fù)振幅反射率 δPP反射光的P偏振光的相位對入射光的P偏振光的相位的躍變 δSP反射光的S偏振光的相位對入射光的P偏振光的相位的躍變 δPS反射光的P偏振光的相位對入射光的S偏振光的相位的躍變 δSS反射光的S偏振光的相位對入射光的S偏振光的相位的躍變 0020
此時，復(fù)振幅反射率比Rχ由下式定義為 Rχ＝rχ/rSS ＝(|rχ|exp[iδχ])/(|rSS|exp[iδSS]) ＝(|rχ|/|rSS|)exp[i(δχ-δSS)] ＝|Rχ|exp[iΔχ] 復(fù)振幅反射率比Rχ的相位差Δχ表示為 Δχ＝δχ-δSS 0021
這樣定義的復(fù)振幅反射率比Rχ的三種相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS和三種的大小|RPP|、|RSP|、|RPS|作為配向膜等的光學(xué)各向異性材料的物性參數(shù)是重要的，特別地，知道相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS對于進(jìn)行該光學(xué)各向異性材料的評價是重要的。
0022
在各偏振狀態(tài)測定的反射光強(qiáng)度的理論式如下。
[偏振狀態(tài)A] 對于相對于P偏振光的振動方向在±αA(0＜αA＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，將各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差分別調(diào)節(jié)為γA1及γA2后的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時的反射光的光強(qiáng)度用瓊斯矩陣表示如下。
式1
IA＝|Eout|2＝I0{MR(-θA)·MA·MR(θA)·MS·Qγ·MR(-θp)·MP·MR(θp)·Ein} 這里，I0是裝置常數(shù)，Ein、Eout是入射光及測定光的偏振光矢量，MP、Q、MS、MA、MR分別是起偏器、相位板、試料、檢偏器、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的瓊斯矩陣，分別表示為以下的形態(tài)。
式2
γ偏振光間相位差 θp起偏器的偏向角 θA檢偏器的偏向角 若入射光的偏振光的偏向角設(shè)為θ，則光強(qiáng)度IA(θ，γ)由次式算出。
式3
IA(θ，γ)＝I0{|rsp|2cos2θ+|rss|2sin2θ+|rsp||rss|sin(2θ)cos(δsp-δss+γ)} 偏振狀態(tài)A中，以下的各條件下，進(jìn)行光強(qiáng)度的測定。
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°] 將該值代入上式，分別求出 IA11＝IA(αA，γA1) IA12＝IA(αA，γA2) IA21＝IA(-αA，γA1) IA22＝IA(-αA，γA2) 若取得其差值、和值，則他們表示如下。
式4
DIA1＝2I0 sin(2αA)|rsp||rss|cos(δsp-δss+γA1) DIA2＝2I0 sin(2αA)||rsp|rss|cos(δsp-δss+γA2) SIA＝2I0(|rsp|2cos2αA+|rss|2sin2αA) DIA1IA11與IA21之差 DIA2IA12與IA22之差 SIAIA11與IA21，或，IA12與IA22之和 0023
[偏振狀態(tài)B] P偏振光作為入射光在測定對象面反射時，將反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γB1及γB2的2種光所包含的偏振光中，相對于S偏振光的振動方向在±αB(0＜αB＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光的光強(qiáng)度由次式算出。
式5
IB＝|Eout|2＝I0{MR(-θA)·MA·MR(θA)·Qγ·MS·MR(-θp)·MP·MR(θp)·Ein} 若反射光的偏振光的偏向角設(shè)為θ，則光強(qiáng)度IB(θ，γ)由次式算出。
式6
IB(θ，γ)＝I0{|rpp|2sin2θ+|rsp|2cos2θ+|rpp||rsp|sin(2θ)cos(δpp-δsp+γ)} 偏振狀態(tài)B中，在以下的各條件下，進(jìn)行光強(qiáng)度的測定。
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] 將該值代入上式，分別求出 IB11＝IB(αB，γB1) IB12＝IB(αB，γB2) IB21＝IB(-αB，γB1) IB22＝IB(-αB，γB2) 若取得其差值、和值，則他們表示如下。
式7
DIB1＝2I0 sin(2αB)|rpp||rsp|cos(δpp-δsp+γB1) DIB2＝2I0 sin(2αB)|rpp||rsp|cos(δpp-δsp+γB2) SIB＝2I0(|rpp|2sin2αB+|rsp|2cos2αB) DIB1IB11與IB21之差 DIB2IB12與IB22之差 SIBIB11與IB21，或，IB12與IB22之和 0024
[偏振狀態(tài)C] 對于相對于S偏振光的振動方向在±αC(0＜αC＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，將各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差分別調(diào)節(jié)為γC1及γC2后的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時的反射光的光強(qiáng)度由次式表示。
式8
IC＝|Eout|2＝I0{MR(-θA)·MA·MR(θA)·MS·Qγ·MR(-θp)·MP·MR(θp)·Ein} 若偏振光的偏向角設(shè)為θ，則光強(qiáng)度IC(θ，γ)由次式算出。
式9
IC(θ，γ)＝I0{|rpp|2sin2θ+|rps|2cos2θ+|rpp||rps|sin(2θ)cos(δpp-δps+γ)} 偏振狀態(tài)C中，在以下的各條件下，進(jìn)行光強(qiáng)度的測定。
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°] 將該值代入上式，分別求出 IC11＝IC(αC，γC1) IC12＝IC(αC，γC2) IC21＝IC(-αC，γC1) IC22＝IC(-αC，γC2) 若取得其差值、和值，則他們表示如下。
式10
DIC1＝2I0 sin(2αC)|rpp||rps|cos(δpp-δps+γC1) DIC2＝2I0 sin(2αC)|rpp||rps|cos(δpp-δps+γC2) SIC＝2I0(|rpp|2sin2θ+|rps|2cos2θ) DIC1IC11與IC21之差 DIC2IC12與IC22之差 SICIC11與IC21，或，IC12與IC22之和 0025
[偏振狀態(tài)D] S偏振光作為入射光在測定對象面反射時，在將反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γD1及γD2后的2種光所包含的偏振光中，相對于P偏振光的振動方向在±αD(0＜αD＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光的光強(qiáng)度由下式表示。
式11
ID＝|Eout|2＝I0{MR(-θA)·MA·MR(θA)·Qγ·MS·MR(-θp)·MP·MR(θp)·Ein} 若偏振光的偏向角設(shè)為θ，則光強(qiáng)度ID(θ，γ)由次式算出。
式12
ID(θ，γ)＝I0{|rps|2cos2θ+|rss|2sin2θ+|rps||rss|sin(2θ)cos(δps-δss+γ)} 偏振狀態(tài)D中，在以下的各條件下，進(jìn)行光強(qiáng)度的測定。
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] 將該值代入上式，分別求出 ID11＝ID(αD，γD1) ID12＝ID(αD，γD2) ID21＝ID(-αD，γD1) ID22＝ID(-αD，γD2) 若取得其差值、和值，則他們表示如下。
式13
DID1＝2I0 sin(2αD)|rps||rss|cos(δps-δss+γD1) DID2＝2I0 sin(2αD)|rps||rss|cos(δps-δss+γD2) SIS＝2I0(|rps|2cos2θ+|rss|2sin2θ) 0026
若求出在偏振狀態(tài)A～D測定的反射光強(qiáng)度的差彼此之比及差與和之比，則導(dǎo)出以下式。
[偏振狀態(tài)A] (1)差之比 DIA1/DIA2＝cos(ΔSP+γA1)/cos(ΔSP+γA2) (2)差與和之比 DIA1/SIA＝sin(2αA)|RSP|cos(ΔSP+γA1) /{2(|RSP|2cos2αA+sin2αA)} [偏振狀態(tài)B] (1)差之比 DIB1/DIB2＝cos(ΔPP-ΔSP+γB1)/cos(ΔPP-ΔSP+γB2) (2)差與和之比 DIB1/SIB＝sin(2αB)|RPP||RSP|cos(ΔPP-ΔSP+γB1) /{2(|RPP|2cos2αB+|RSP|2sin2αB)} [偏振狀態(tài)C] (1)差之比 DIC1/DIC2＝cos(ΔPP-ΔPS+γC1)/cos(ΔPP-ΔPS+γC2) (2)差與和之比 DIC1/SIC＝sin(2αC)|RPP||RPS|cos(ΔPP-ΔPS+γC1)) /{2(|RPP|2cos2αC+|RPS|2sin2αC)} [偏振狀態(tài)D] (1)差之比 DID1/DID2＝cos(ΔPS+γD1)/cos(ΔPS+γD2) (2)差與和之比 DID1/SID＝sin(2αD)|RPS|cos(ΔPS+γD1) /{2(|RPS|2cos2αD+sin2αD)} 0027
上式中，光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)DIA1、DIA2、DIB1、DIB2、DIC1、DIC2、DID1、DID2是可以從測定的反射光強(qiáng)度算出的已知值，由偏振光的偏向角αA～αD、相位補(bǔ)償器等賦予的偏振光間相位差γA1、γA2、γB1、γB2、γC1、γC2、γD1、γD2也是已知的設(shè)定值。
然后，由于三個復(fù)振幅反射率比的相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS和三個復(fù)振幅反射率的大小|RPP|、|RSP|、|RPS|是未知數(shù)，通過代入各值，可以算出這些未知數(shù)。
0028
另外，若使在測定點豎立的法線的周圍朝向測定點的入射光的測定方位變化的同時測定反射光強(qiáng)度，則可以測定相對于反射光強(qiáng)度、光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)、光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的測定方位的變化，可以根據(jù)光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)的變化求出配向方向，另外，對于相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS及復(fù)振幅反射率比的大小|RPP|、|RSP|、|RPS|，也可以測定相對于測定方位的變化。
該場合，復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ及大小|Rχ|可以表示為配向方位、光軸的傾斜角、常光折射率、異常光折射率、配向?qū)幽ず?、配向?qū)诱凵渎省o配向?qū)幽ず竦钠邆€參數(shù)的函數(shù)，因此根據(jù)這六個值，通過用計算機(jī)進(jìn)行擬合的傳統(tǒng)公知的手法，可以求出上述七個光學(xué)各向異性參數(shù)。
實施例
0029
圖1所示光學(xué)各向異性參數(shù)測定裝置1具備將偏振化為規(guī)定的偏振狀態(tài)的光從規(guī)定的測定方位以一定入射角度照射置于載物臺2的樣品的表面(測定對象面)3上的測定點4的發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10和檢測將其反射光偏振化為規(guī)定的偏振狀態(tài)后的光的光強(qiáng)度的受光光學(xué)系統(tǒng)20，它們在上述測定點4豎立的法線5的周圍配置成可相對旋轉(zhuǎn)或放射狀，同時，還具備根據(jù)與入射光的測定方位相應(yīng)的光強(qiáng)度算出成為光學(xué)各向異性參數(shù)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))及大小|Rχ|的計算機(jī)(運算裝置)30。
另外，在載物臺2的上方配置搖動量檢測用的自準(zhǔn)直儀6，載物臺2安裝到搖動調(diào)節(jié)臺7、高度調(diào)節(jié)臺8、旋轉(zhuǎn)臺9。
0030
發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10中，按照順序安裝了照射單色光的光源11、偏振方向可調(diào)節(jié)的起偏器12、相位可調(diào)節(jié)的發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器13。
本例中，光源11使用發(fā)射波長532nm半導(dǎo)體激勵SHG激光器，起偏器使用消光比10-6格蘭-湯姆遜棱鏡，相位補(bǔ)償器13使用巴俾涅-索累補(bǔ)償板。
0031
受光光學(xué)系統(tǒng)20中，按照順序安裝了P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差可調(diào)節(jié)的受光側(cè)相位補(bǔ)償器21、偏振方向可調(diào)節(jié)的檢偏器22、測定透過檢偏器22的偏振光的光強(qiáng)度的光傳感器23。
本例中，相位補(bǔ)償器21使用巴俾涅-索累補(bǔ)償板，檢偏器22使用消光比10-6格蘭-湯姆遜棱鏡，光傳感器23使用光電子增倍管，該光傳感器23檢測的光強(qiáng)度通過裝入計算機(jī)30的A-D變換器成為數(shù)字化數(shù)據(jù)后讀取。
0032
另外，本例中，一對發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10及受光光學(xué)系統(tǒng)20配置成相對于放置樣品的載物臺2可旋轉(zhuǎn)，使得入射角的測定方位可以連續(xù)地變化，具體地說，載物臺2由被水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)臺形成。
該場合，可以固定載物臺2，使發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10及受光光學(xué)系統(tǒng)20配置成可旋轉(zhuǎn)，另外，例如也可以使多對的發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10及受光光學(xué)系統(tǒng)20配置成等角的放射狀。
而且，僅僅對于特定的測定方位測定復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ及大小|Rχ|的場合，不需要將發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10及受光光學(xué)系統(tǒng)20配置成相對于載物臺2可旋轉(zhuǎn)或呈放射狀多對設(shè)置等的測定方位可變機(jī)構(gòu)。
0033
然后，一邊使載物臺旋轉(zhuǎn)使入射光的測定方位變化，一邊對以下的A～D的四個偏振狀態(tài)中至少三個偏振狀態(tài)的各4種合計12種反射光，進(jìn)行測定方位-光強(qiáng)度數(shù)據(jù)的測定。
A對于在P偏振光的振動方向的±αA(0＜αA＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γA1及γA2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種S偏振光； BP偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γB1及γB2的2種光所包含的偏振光中，在S偏振光的振動方向的±αB(0＜αB＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光； C對于在S偏振光的振動方向的±αC(0＜αC＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γC1及γC2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種P偏振光； DS偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γD1及γD2的2種光所包含的偏振光中，在P偏振光的振動方向的±αD(0＜αD＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光。
0034
計算機(jī)30的輸入側(cè)與驅(qū)動載物臺2的旋轉(zhuǎn)臺9的旋轉(zhuǎn)角傳感器9s、光傳感器23連接，輸出側(cè)與光源11、旋轉(zhuǎn)臺9的驅(qū)動機(jī)構(gòu)9d、起偏器12的驅(qū)動機(jī)構(gòu)12d、發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器13的驅(qū)動機(jī)構(gòu)13d、受光側(cè)相位補(bǔ)償器21的驅(qū)動機(jī)構(gòu)21d、檢偏器22的驅(qū)動機(jī)構(gòu)22d連接。
從而，可以調(diào)節(jié)起偏器12、發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器13、受光側(cè)相位補(bǔ)償器21、檢偏器22，設(shè)定成偏振狀態(tài)A～D，另外，各個偏振狀態(tài)A～D中由光傳感器23檢測光強(qiáng)度的同時，被輸入該檢測時刻的入射光的測定方位。
0035
然后，計算機(jī)30中，按照預(yù)先設(shè)定的程序，按偏振狀態(tài)從相位相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的二個差算出二個測定方位-光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，從這二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)之比算出與入射光的測定方位相應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ及大小|Rχ|。
0036
圖2及圖3是表示計算機(jī)的處理順序的流程圖。
首先，步驟STP1進(jìn)行初始設(shè)定。
在偏振狀態(tài)A～D中根據(jù)在哪種偏振狀態(tài)下測定來設(shè)定3種偏振狀態(tài)，同時根據(jù)這里設(shè)定的偏振狀態(tài)，設(shè)定用起偏器13設(shè)定的相對于P偏振光及S偏振光的偏向角αA及αC，設(shè)定用檢偏器14設(shè)定的相對于S偏振光及P偏振光的偏向角αB及αD，并設(shè)定用發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器13及受光側(cè)相位補(bǔ)償器21設(shè)定的相位差。
本例中，設(shè)定偏振狀態(tài)A～C，起偏器13或檢偏器設(shè)定的偏向角設(shè)定成 αA＝αB＝αC＝αD＝10° 由發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器13及受光側(cè)相位補(bǔ)償器21賦予的偏振光間相位差設(shè)定成 γA1＝γB1＝γC1＝γD1＝0° γA2＝γB2＝γC2＝γD2＝90° 0037
步驟STP2中，待機(jī)到規(guī)定的啟動開關(guān)被按下，按下時在步驟STP3中光源11及光傳感器23導(dǎo)通，對放置在載物臺2上的樣品開始光學(xué)各向異性參數(shù)的測定。
首先，步驟STP4中，判斷是否選擇了偏振狀態(tài)A，在選擇時進(jìn)行子例程A的處理，在未選擇時或該處理結(jié)束的時刻進(jìn)入步驟STP5。
步驟STP5中，判斷是否選擇了偏振狀態(tài)B，在選擇時進(jìn)行子例程B的處理，在未選擇時或該處理結(jié)束的時刻進(jìn)入步驟STP6。
步驟STP6中，判斷是否選擇了偏振狀態(tài)C，在選擇時進(jìn)行子例程C的處理，在未選擇時或該處理結(jié)束的時刻進(jìn)入步驟STP7。
步驟STP7中，判斷是否選擇了偏振狀態(tài)D，在選擇時進(jìn)行子例程D的處理，在未選擇時或該處理結(jié)束的時刻進(jìn)入步驟STP8。
0038
為了方便，對于起偏器及檢偏器的角度，P偏振方向設(shè)為0°，S偏振方向設(shè)為90°，起偏器12的角度設(shè)為θp，由發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器13賦予的偏振光間相位差設(shè)為λin，由受光側(cè)相位補(bǔ)償器14賦予的偏振光間相位差設(shè)為λout，檢偏器12的角度設(shè)為θA。
圖3(a)所示子例程A的步驟STP11中，啟動各驅(qū)動機(jī)構(gòu)12d、13d、21d、22d，調(diào)節(jié)發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10及受光光學(xué)系統(tǒng)20使得[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟12中一邊使載物臺2旋轉(zhuǎn)360°一邊按規(guī)定角度間隔讀入光強(qiáng)度IA11。
步驟STP13中，調(diào)節(jié)發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10及受光光學(xué)系統(tǒng)20使得[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟STP14一邊使載物臺2旋轉(zhuǎn)360°一邊按規(guī)定角度間隔讀入光強(qiáng)度IA21。
步驟STP15中，調(diào)節(jié)發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10及受光光學(xué)系統(tǒng)20使得[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟STP16中一邊使載物臺2旋轉(zhuǎn)360°一邊按規(guī)定角度間隔讀入光強(qiáng)度IA12。
步驟STP17中，調(diào)節(jié)發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10及受光光學(xué)系統(tǒng)20使得[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟STP18中一邊使載物臺2旋轉(zhuǎn)360°一邊按規(guī)定角度間隔讀入光強(qiáng)度IA22。
0039
以下同樣，在圖3(b)所示子例程B的步驟STP21中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟22讀入光強(qiáng)度IB11。
步驟STP23中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟STP24讀入光強(qiáng)度IB21。
步驟STP25中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟STP26讀入光強(qiáng)度IB12。
步驟STP27中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟STP28讀入光強(qiáng)度IB22。
0040
圖3(c)所示子例程C的步驟STP31中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝[90+αC，0，0，0]，在步驟22讀入光強(qiáng)度IC11。
步驟STP23中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝[90-αC，0，0，0]，在步驟STP23讀入光強(qiáng)度IC21。
步驟STP25中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝[90+αC，90，0，0]，在步驟STP26讀入光強(qiáng)度IC12。
步驟STP27中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝[90-αC，90，0，0]，在步驟STP28讀入光強(qiáng)度IC22。
0041
圖3(d)所示子例程D的步驟STP41中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟42讀入光強(qiáng)度ID11。
步驟STP43中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟STP44讀入光強(qiáng)度ID21。
步驟STP45中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟STP46讀入光強(qiáng)度ID12。
步驟STP47中，設(shè)[θp，λin，λout，θA]＝
，在步驟STP48讀入光強(qiáng)度ID22。
0042
各子例程A～D的測定結(jié)束后，進(jìn)入步驟STP8，根據(jù)測定結(jié)果，算出復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ及大小|Rχ|。
步驟STP8中，根據(jù)在各偏振狀態(tài)A～D測定的光強(qiáng)度，按偏振狀態(tài)從相位相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的二個差算出二個測定方位-光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，算出相位相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)的和，作為測定方位-光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)。
圖4(a)～(c)是偏振狀態(tài)A中的反射光強(qiáng)度差DIA1＝IA11-IA21、反射光強(qiáng)度差DIA2＝IA12-IA22、反射光強(qiáng)度和SIA＝IA11+IA21的測定結(jié)果。
圖5(a)～(c)是偏振狀態(tài)B中的反射光強(qiáng)度差DIB1＝IB11-IB21、反射光強(qiáng)度差DIB2＝IB12-IB22、反射光強(qiáng)度和SIB＝IB11+IB21的測定結(jié)果。
圖6(a)～(c)是偏振狀態(tài)C中的反射光強(qiáng)度差DIC1＝IC11-IC21、反射光強(qiáng)度差DIC2＝IC12-IC22、反射光強(qiáng)度和SIC＝IC11+IC21的測定結(jié)果。
圖7(a)～(c)是偏振狀態(tài)D中的反射光強(qiáng)度差DID1＝ID11-ID21、反射光強(qiáng)度差DID2＝ID12-ID22、反射光強(qiáng)度和SID＝ID11+ID21的測定結(jié)果。
在步驟STP9中，按偏振狀態(tài)算出二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)之比，并算出光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)的一方與光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)之比。
0043
然后，步驟STP10中，算出復(fù)振幅反射率比的相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS及大小|RPP|、|RSP|、|RPS|。
此時，表示光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)之比的理論式和表示光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)的一方與光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)之比的理論式，通過步驟STP1設(shè)定的參數(shù)改寫為次式。
[偏振狀態(tài)A] (1)差之比 DIA1/DIA2＝cot(ΔSP) (2)差與和之比 DIA1/SIA＝cos(ΔSP)/{tan10/|RSP|+|RSP|/tan10} DIA1、DIA2、SIA是可從測定值算出的已知值，因此可根據(jù)這些式算出ΔSP及|RSP|。
[偏振狀態(tài)B] (1)差之比 DIB1/DIB2＝cot(ΔPP-ΔSP) (2)差與和之比 DIB1/SIB＝cos(ΔPP-ΔSP) /{|RSP|tan10/|RPP|+|RPP|/tan10} DIB1、DIB2、SIB是可從測定值算出的已知值，ΔSP及|RSP|通過偏振狀態(tài)A的測定結(jié)果已知，因此可根據(jù)這些式算出ΔPP及|RPP|。
[偏振狀態(tài)C] (1)差之比 DIC1/DIC2＝cot(ΔPP-ΔPS) (2)差與和之比 DIC1/SIC＝cos(ΔPP-ΔPS) /{|RSP|tan10/|RPP|+|RPP|/tan10} DIC1、DIC2、SIC是可從測定值算出的已知值，ΔPP及|RPP|通過偏振狀態(tài)B的測定結(jié)果已知，因此根據(jù)這些式可算出ΔPS及|RPS|。
[偏振狀態(tài)D] (1)差之比 DID1/DID2＝cot(ΔPS) (2)差與和之比 DID1/SID＝cos(ΔPS)/{tan10/|RPS|+|RPS|/tan10} DID1、DID2、SID是可從測定值算出的已知值，因此可根據(jù)這些式算出ΔPS及|RPS|。
0044
這樣，關(guān)于復(fù)振幅反射率比的三種相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS，以它們?yōu)槲粗獢?shù)的合計4種光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)之比的理論式成立，因此通過從偏振狀態(tài)A～D采用其中三種可以算出相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS，從而，對三種偏振狀態(tài)測定反射光強(qiáng)度足矣。
同樣，關(guān)于復(fù)振幅反射率比的三種大小|RPP|、|RSP|、|RPS|，以它們?yōu)槲粗獢?shù)的合計4種光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)之比的理論式成立，因此通過從偏振狀態(tài)A～D采用其中三種可以算出相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS，從而，對三種偏振狀態(tài)測定反射光強(qiáng)度足矣。
0045
圖8(a)～(c)是表示算出的復(fù)振幅反射率比的相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS的曲線圖，圖9(a)～(c)是表示算出的復(fù)振幅反射率比的大小|RPP|、|RSP|、|RPS|的曲線圖。
0046
另外，這樣算出的復(fù)振幅反射率比的相位差ΔPP、ΔSP、ΔPS及大小|RPP|、|RSP|、|RPS|可以分別表示為配向方位、光軸的傾斜角、常光折射率、異常光折射率、配向?qū)幽ず?、配向?qū)诱凵渎?、無配向?qū)幽ず襁@七個參數(shù)的函數(shù)，因此根據(jù)這六個值，通過采用計算機(jī)進(jìn)行擬合的傳統(tǒng)公知的手法，可以求出上述七個光學(xué)各向異性參數(shù)。
0047
根據(jù)以液晶配向膜為樣品而測定的復(fù)振幅反射率比的相位差及大小，使用Berreman的4×4矩陣，通過擬合求出上述參數(shù)時，配向方位為90.3°，光軸的傾斜角為24.6°，常光折射率為1.76，異常光折射率為1.79，配向?qū)幽ず駷?.0nm，配向?qū)诱凵渎蕿?.77，無配向?qū)幽ず駷?4.1nm，與一般的橢圓計法的測定結(jié)果一致。
0048
而且，測定時，需要一邊調(diào)節(jié)發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)10及受光光學(xué)系統(tǒng)20一邊使載物臺2旋轉(zhuǎn)合計12次，但即使如此合計測定時間為20～30秒左右，與一般的橢圓計法的測定相比，可以用1/10的極短時間進(jìn)行測定，可應(yīng)用到工廠的生產(chǎn)線的制品檢查等。
0049
另外，雖然說明了發(fā)光側(cè)及受光側(cè)的相位補(bǔ)償器12、21采用巴俾涅-索累相位板的情況，但是不限于此，也可以采用相位差固定的相位板配置成可相對于光路進(jìn)退的相位補(bǔ)償器。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
0050
本發(fā)明可以適用于具有光學(xué)各向異性的制品特別是液晶配向膜的品質(zhì)檢查等。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)各向異性參數(shù)測定方法，使入射光從規(guī)定的測定方位以一定入射角度照射測定對象面上的測定點，根據(jù)由測定其反射光所包含的特定方向的偏振光分量的光強(qiáng)度所獲得的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，測定成為光學(xué)各向異性參數(shù)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))，其特征在于，
使上述入射光偏振化，以預(yù)先設(shè)定的測定方位照射測定點而進(jìn)行測定的情況下，以測定對象面作為基準(zhǔn)，將在與其正交的面內(nèi)振動的直線偏振光設(shè)為P偏振光，在與該P(yáng)偏振光正交的方向上振動的直線偏振光設(shè)為S偏振光時，根據(jù)對以下的A～D的四個偏振狀態(tài)中至少三個偏振狀態(tài)各4種合計12種反射光測定的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，從按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的二個差算出二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，通過將這二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)相除，算出該入射光的測定方位上的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ，
A對于在P偏振光的振動方向的±αA(0＜αA＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γA1及γA2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種S偏振光；
BP偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γB1及γB2的2種光所包含的偏振光中，在S偏振光的振動方向的±αB(0＜αB＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光；
C對于在S偏振光的振動方向的±αC(0＜αC＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γC1及γC2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種P偏振光；
DS偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γD1及γD2的2種光所包含的偏振光中，在P偏振光的振動方向的±αD(0＜αD＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光。
2.一種光學(xué)各向異性參數(shù)測定方法，使入射光從規(guī)定的測定方位以一定入射角度照射測定對象面上的測定點，根據(jù)由測定其反射光所包含的特定方向的偏振光分量的光強(qiáng)度所獲得的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，測定成為光學(xué)各向異性參數(shù)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))，其特征在于，
以測定對象面作為基準(zhǔn)，將在與其正交的面內(nèi)振動的直線偏振光設(shè)為P偏振光，在與該P(yáng)偏振光正交的方向上振動的直線偏振光設(shè)為S偏振光時，使上述測定方位圍繞豎立于測定點的法線而變化的同時，根據(jù)對以下的A～D的四個偏振狀態(tài)中至少三個偏振狀態(tài)各4種合計12種反射光測定的測定方位-光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，從按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的差算出二個測定方位-光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，根據(jù)這二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)之比算出與入射光的測定方位對應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ，
A對于在P偏振光的振動方向的±αA(0＜αA＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γA1及γA2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種S偏振光；
BP偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γB1及γB2的2種光所包含的偏振光中，在S偏振光的振動方向的±αB(0＜αB＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光；
C對于在S偏振光的振動方向的±αC(0＜αC＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γC1及γC2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種P偏振光；
DS偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γD1及γD2的2種光所包含的偏振光中，在P偏振光的振動方向的±αD(0＜αD＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光。
3.一種光學(xué)各向異性參數(shù)測定裝置，具備將偏振化為規(guī)定的偏振狀態(tài)的光從規(guī)定的測定方位以一定入射角度照射測定對象面上的測定點的發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)；檢測其反射光被偏振化為規(guī)定的偏振狀態(tài)的光的光強(qiáng)度的受光光學(xué)系統(tǒng)；以及根據(jù)測定的光強(qiáng)度算出成為光學(xué)各向異性參數(shù)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))的運算裝置，其特征在于
上述發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)中，依次安裝照射單色光的光源、可調(diào)節(jié)偏振方向的起偏器以及可調(diào)節(jié)相位的發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器，并且，
上述受光光學(xué)系統(tǒng)中，依次安裝可調(diào)節(jié)相位的受光側(cè)相位補(bǔ)償器、可調(diào)節(jié)偏振方向的檢偏器以及測定透過檢偏器的偏振光的光強(qiáng)度的光傳感器，
以測定對象面作為基準(zhǔn)，將在與其正交的面內(nèi)振動的直線偏振光設(shè)為P偏振光，在與該P(yáng)偏振光正交的方向上振動的直線偏振光設(shè)為S偏振光時，上述運算裝置，根據(jù)對以下的A～D的四個偏振狀態(tài)中至少三個偏振狀態(tài)的各4種合計12種反射光測定的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，從按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的二個差算出二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，根據(jù)這二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)之比算出該入射光的測定方位上的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ，
A對于在P偏振光的振動方向的±αA(0＜αA＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γA1及γA2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種S偏振光；
BP偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γB1及γB2的2種光所包含的偏振光中，在S偏振光的振動方向的±αB(0＜αB＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光；
C對于在S偏振光的振動方向的±αC(0＜αC＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γC1及γC2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種P偏振光；
DS偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γD1及γD2的2種光所包含的偏振光中，在P偏振光的振動方向的±αD(0＜αD＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光。
4.一種光學(xué)各向異性參數(shù)測定裝置，具備將偏振化為規(guī)定的偏振狀態(tài)的光從規(guī)定的測定方位以一定入射角度照射測定對象面上的測定點的發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)；檢測其反射光被偏振化為規(guī)定的偏振狀態(tài)的光的光強(qiáng)度的受光光學(xué)系統(tǒng)；以及根據(jù)與入射光的測定方位對應(yīng)的光強(qiáng)度算出成為光學(xué)各向異性參數(shù)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ(χ是偏振狀態(tài))的運算裝置，上述發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)和上述受光光學(xué)系統(tǒng)配置成可圍繞豎立于上述測定點的法線相對旋轉(zhuǎn)或放射狀，其特征在于
上述發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)中，依次安裝照射單色光的光源、可調(diào)節(jié)偏振方向的起偏器以及可調(diào)節(jié)相位的發(fā)光側(cè)相位補(bǔ)償器，并且，
上述受光光學(xué)系統(tǒng)中，依次安裝可調(diào)節(jié)相位的受光側(cè)相位補(bǔ)償器、可調(diào)節(jié)偏振方向的檢偏器以及測定透過檢偏器的偏振光的光強(qiáng)度的光傳感器，
以測定對象面作為基準(zhǔn)，將在與其正交的面內(nèi)振動的直線偏振光設(shè)為P偏振光，在與該P(yáng)偏振光正交的方向上振動的直線偏振光設(shè)為S偏振光時，使測定方位變化的同時，根據(jù)對以下的A～D的四個偏振狀態(tài)中至少三個偏振狀態(tài)的各4種合計12種反射光測定的測定方位-光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，上述運算裝置按照預(yù)先設(shè)定的程序，從按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的二個差算出二個測定方位-光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)，根據(jù)這二個光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)之比算出與入射光的測定方位對應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的相位差Δχ，
A對于在P偏振光的振動方向的±αA(0＜αA＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γA1及γA2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種S偏振光；
BP偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γB1及γB2的2種光所包含的偏振光中，在S偏振光的振動方向的±αB(0＜αB＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光；
C對于在S偏振光的振動方向的±αC(0＜αC＜π/2)的方向上振動的一對偏振光，以各自的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γC1及γC2的合計4種偏振光作為入射光在測定對象面反射時，各反射光所包含的合計4種P偏振光；
DS偏振光作為入射光在測定對象面反射時，反射光的P偏振光分量和S偏振光分量的偏振光間相位差調(diào)節(jié)為γD1及γD2的2種光所包含的偏振光中，在P偏振光的振動方向的±αD(0＜αD＜π/2)的方向上振動的合計4種偏振光。
5.權(quán)利要求1所述的光學(xué)各向異性參數(shù)測定方法，其特征在于，
根據(jù)對上述三個偏振狀態(tài)各4種合計12種反射光測定的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，算出按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)的和作為光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)，根據(jù)上述光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)的一方與光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)之比，算出該入射光的測定方位上的復(fù)振幅反射率比的大小|Rχ|(χ是偏振狀態(tài))。
6.權(quán)利要求2所述的光學(xué)各向異性參數(shù)測定方法，其特征在于，
根據(jù)對上述三個偏振狀態(tài)各4種合計12種反射光測定的測定方位-光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，算出按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)的和作為測定方位-光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)，根據(jù)上述光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)的一方與光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)之比，算出與入射光的測定方位對應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的大小|Rχ|(χ是偏振狀態(tài))。
7.權(quán)利要求3所述的光學(xué)各向異性參數(shù)測定裝置，其特征在于，
上述運算裝置，根據(jù)對三個偏振狀態(tài)的各4種合計12種反射光測定的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，算出按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)的和作為光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)，根據(jù)上述光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)的一方與光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)之比，算出該入射光的測定方位上的復(fù)振幅反射率比的大小|Rχ|(χ是偏振狀態(tài))。
8.權(quán)利要求4所述的光學(xué)各向異性參數(shù)測定裝置，其特征在于，
上述運算裝置，根據(jù)對三個偏振狀態(tài)的各4種合計12種反射光測定的測定方位-光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，算出按各偏振狀態(tài)賦予的偏振光間相位差相等的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)的和作為測定方位-光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)，根據(jù)上述光強(qiáng)度差數(shù)據(jù)的一方與光強(qiáng)度和數(shù)據(jù)之比，算出與入射光的測定方位對應(yīng)的復(fù)振幅反射率比的大小|Rχ|(χ是偏振狀態(tài))。
全文摘要
本發(fā)明“光學(xué)各向異性參數(shù)測定方法及測定裝置”發(fā)展了差動SMP法，能夠在短時間內(nèi)測定不同的三種偏振狀態(tài)的復(fù)振幅反射率比的相位差及大小。根據(jù)A～D中3種偏振狀態(tài)合計12種光強(qiáng)度來測定相位差及大小(A)對于在P±αA方向上的偏振光，以偏振光間相位被調(diào)整為γA1及γA2的合計4種偏振光作為入射光，其反射光所包含的合計4種S偏振光；(B)以P偏振光作為入射光時，其反射光P偏振光與S偏振光的偏振光間相位差被調(diào)整為γB1及γB2的偏振光中，在S±αB方向上振動的合計4種偏振光；(C)對于S±αC方向上的偏振光，以偏振光間相位被調(diào)整為γC1及γC2的合計4種偏振光作為入射光，其反射光所包含的合計4種P偏振光；(D)以S偏振光為入射光時，其反射光P偏振光與S偏振光的偏振光間相位差被調(diào)整為γD1及γD2的偏振光中，在P±αD方向上振動的合計4種偏振光。
文檔編號G02F1/13GK101666926SQ200910159390
公開日2010年3月10日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者田岡大輔 申請人:株式會社茉莉特斯