Si屈折率温度依存性の高精度測定のための両面ータンデムハイブリッド干渉計の開発

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K20421
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 川嶋 なつみ 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (10908635)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: 厚さ計測 / 広帯域光干渉 / レーザー計測 / 干渉計測 / 光計測

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、可視レーザ光を用いた両面干渉計による幾何学的厚さ測定と、近赤外低コヒーレンス光を用いたタンデム干渉計による光学的厚さの同時測定が可能なハイブリッド干渉計による、シリコン基板の屈折率及びその温度依存性の高精度測定を目指した。
両面干渉計に使用している可視レーザ光はシリコン基板を透過しないため、幾何学的厚さに加え光学的厚さの同時測定を実現するためには、シリコン基板を透過する近赤外光源を使用する必要がある。また、可干渉距離が短い低コヒーレンス光源を用いることで、波長ごとの光学的厚さの二次元分布が得られることから試料の屈折率を測定できる。両面干渉計と同軸に設置した低コヒーレンス光源によるフィゾー干渉計の可干渉距離以上の光路差を補償するため、補償干渉計内の光路差を調整し干渉信号を取得するタンデム干渉計の構築を目指した。
令和4年度は、令和3年度に設計した試料の幾何学的厚さの測定が可能な両面干渉計を構築した。CCDカメラによって二次元の干渉縞画像を取得することにより厚さむらの測定が可能である。この両面干渉計と補償干渉計を光ファイバで接続する際、まずは試験的に可視光帯域の低コヒーレンス光源を用いて、タンデム型低コヒーレンス両面干渉計の原理確認を行った。試料はシリコン基板を用いた。可干渉距離以上の光路差がある場合においても、幾何化学的厚さを算出するために必要となる各干渉縞画像を取得可能であることを確認した。今後は可視レーザ光源の両面干渉計に近赤外低コヒーレンス光源によるフィゾー干渉計を組み込み、補償干渉計によって光路差を調整し試料の光学的厚さ測定を試みる。