赤外光を用いた高速エリプソメータの開発と応用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650420
• Research Institution: Tsuruoka National College of Technology
• Principal Investigator: 宮崎 孝雄 鶴岡工業高等専門学校, 制御情報工学科, 助教授 (80280337)
• Keywords: 赤外光 / 赤外光量測定 / 焦電素子 / CO_2レーザ / 回転チョッパー / エリプソメータ

Research Abstract

波長10.6μmの赤外光を用いたエリプソメータの開発に際して、基本となる光量測定システムの試作を実施した。低コスト化を考慮し、センサとして焦電素子を用いた。装置の主な構成を以下に示す。
1) 回転チョッパー: 赤外光の“on",“off"の変調を行う。また、LEDとフォトダイオードを組合せて変調のタイミング信号を発生させる。
2) タイミング回路: 変調信号(パルス信号)をもとに、焦電素子の出力をサンプリングするタイミング信号、バックグランドをサンプリングするタイミング信号、および補正した焦電素子の出力をコンピュータに取込むタイミング信号を発生させる。
3) サンプルホールド/差動増幅回路: サンプリングされた光量、バックグランド信号の差分を増幅する。
4) パーソナルコンピュータ: 取込んだセンサ出力をA/D変換し、必要な演算を行う。
光源としてCO_2レーザを用い、光量を1mW以下に減衰させた上で光量を変化させて試作光量測定システムと基準カロリーメータとの出力比較を行った。チョッパーの回転数は0.5 rpsである。その結果、焦電素子に内蔵されたFETの非線形性が無視できる低光量領域では両者の比例関係が確認された。次年度は測定限界条件を見極めるとともに、このシステムを応用した高速エリプソメータの試作に進む予定である。以上の内容は、日本機械学会東北支部の卒業研究発表大会('99.3.6)にて報告された。