光の後方強調散乱を用いたCVD薄膜プロセスの実時間モニタリング装置開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650408
• Research Institution: KYOTO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 中山 純一 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (40093356)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 安彦 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (10263170)
• Keywords: 光計測 / 後方強調散乱 / スペックル / 不規則表面 / ランダム媒質 / 相関々数 / 確率汎関数 / 周期フーリエ変換

Research Abstract

平成10-11年度において、光の後方強調散乱現象を用いた実時間モニタリング装置を開発するため基礎的研究を行った。光の後方散乱計測実験システムを製作するとともに、不規則表面・薄膜からの光散乱特性を解析するための理論的研究を行った。
まず、半導体レーザーとハーフミラー、可変減衰器、ビデオカメラとTVモニター、パソコン等を組み合わせて、光の後方散乱の角度分布を計測するための光の後方散乱計測実験システムを製作した。また、画像処理ソフトウエアを開発した。計算機による統計処理をしなくても、測定物体を回転すれば実時間で後方散乱が計測できることを確認し、数種の不規則物体に関する後方散乱実験を行い、相関距離・平均自由行程を求めた。
散乱現象の解析は、計測法の理論的基礎として重要である。申請者が開発した確立汎関数の方法を用いて、不規則表面・薄膜からの光散乱特性を解析した。ガウス分布を持つ周期的不規則表面からの散乱においては、従来から知られている後方強調散乱だけではなく回折後方強調散乱が発生することがあることを発見し、学術論文として発表した。不規則表面を持つ薄膜による散乱に関しては、膜厚が薄い場合には詳しく研究されているので、比較的膜厚が大きい場合の解析を行った。膜厚が大きい場合には、薄膜内での多重反射による共振効果により、散乱の角度分布にリップルが多く現れることが分かった。さらに、著者らが先に導いた2値確率過程の直交汎関数を用いた新しい方法ににより、2値の周期的不規則表面からの散乱を解析した。また、有限周期系による回折・散乱を記述する新しいスペクトル理論として周期フーリエ変換を考案した。

Research Products

• [Publications] Lan Gao: "Scattering of a TM Plane Wave from Periodic Random Surfaces"Waves in Random Media. 9・. 53-67 (1999)
• [Publications] Y.Tamura: "Mass operator for wave scattering from a slightly random surface"Waves in Random Media. 9・. 341-368 (1999)
• [Publications] J.Nakayama: "Periodic Fourier transform and its application to wave scattering from a finite periodic surface"IEICE Trans.Electronics. (印刷中).