評価面の粗さ測定方法および評価面の粗さ測定装置

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【発明の名称】	評価面の粗さ測定方法および評価面の粗さ測定装置
【発明者】	【氏名】川西哲也
【要約】	【課題】試料の評価面の粗さを示す２つのパラメータである表面粗さと相関距離を個別に測定可能な評価面の粗さ測定装置を提供する。【解決手段】試料２２にレーザ光源２１から入射角θ₀でＰ偏波成分のみからなるレーザを照射し、散乱ブリュースタ角Θ_B1における散乱波を偏光ビームスプリッタ２３で受け、Ｓ偏波成分を第１光検出器２４で取得し、Ｐ偏波成分を第２光検出器２５で取得し、第１，第２光検出器２４，２５から取得されたＳ偏波成分の強度とＰ偏波成分の強度との比に基づいてコンピュータ２６が相関距離を演算し、更にその相関距離と当該試料２２の散乱強度とに基づいて表面粗さを演算する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】評価面の粗さ測定の試料である誘電体の評価面へＰ偏波の電磁波を照射した際に、その入射角θ₀と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率ｎに応じて、電磁波の照射側媒質における散乱ブリュースタ角Θ_B1が、【数１】

を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ_B1において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて、評価面の相関距離を求めるようにしたことを特徴とする評価面の粗さ測定方法。
【請求項２】散乱ブリュースタ角Θ_B1において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて求めた相関距離と、試料表面からの電磁波散乱強度に基づいて、評価面の表面粗さを求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の評価面の粗さ測定方法。
【請求項３】評価面の粗さ測定の試料である誘電体の評価面へＰ偏波の電磁波を照射した際に、その入射角θ₀と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率ｎに応じて、電磁波が入射する誘電体側における散乱ブリュースタ角Θ′_B2が、【数２】

を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′_B2において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて、評価面の相関距離を求めるようにしたことを特徴とする評価面の粗さ測定方法。
【請求項４】散乱ブリュースタ角Θ′_B2において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて求めた相関距離と、試料内部への電磁波散乱強度に基づいて、評価面の表面粗さを求めるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の評価面の粗さ測定方法。
【請求項５】評価面の粗さ測定の試料である誘電体の評価面へＰ偏波の電磁波を照射する電磁波照射手段と、上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ₀と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率ｎに応じて、電磁波の照射側媒質における散乱ブリュースタ角Θ_B1が、【数３】

を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ_B1において散乱波のＳ偏波成分を取得する第１散乱波取得手段と、散乱ブリュースタ角Θ_B1において散乱波のＰ偏波成分を取得する第２散乱波取得手段と、上記第２散乱波取得手段により取得したＰ偏波成分の強度と第１散乱波取得手段により取得したＳ偏波成分の強度との比に基づいて、評価面の相関距離を演算する粗さ演算手段と、からなることを特徴とする評価面の粗さ測定装置。
【請求項６】上記粗さ演算手段は、Ｐ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて求めた相関距離と、試料表面からの電磁波散乱強度とに基づいて、評価面の表面粗さを演算するものとしたことを特徴とする請求項５に記載の評価面の粗さ測定装置。
【請求項７】評価面の粗さ測定の試料である誘電体の評価面へＰ偏波の電磁波を照射する電磁波照射手段と、上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ₀と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率ｎに応じて、電磁波の入射する誘電体側における散乱ブリュースタ角Θ′_B2が、【数４】

を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′_B2において散乱波のＳ偏波成分を取得する第１散乱波取得手段と、散乱ブリュースタ角Θ′_B2において散乱波のＰ偏波成分を取得する第２散乱波取得手段と、上記第２散乱波取得手段により取得したＰ偏波成分の強度と第１散乱波取得手段により取得したＳ偏波成分の強度との比に基づいて、評価面の相関距離を演算する粗さ演算手段と、からなることを特徴とする評価面の粗さ測定装置。
【請求項８】上記粗さ演算手段は、Ｐ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて求めた相関距離と、試料内部への電磁波散乱強度とに基づいて、評価面の表面粗さを演算するものとしたことを特徴とする請求項７に記載の評価面の粗さ測定装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料の評価面の粗さを示す「表面粗さ」と「相関距離」を個別に求めることが可能な評価面の粗さ測定方法と、それを具現化する評価面の粗さ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、評価面の粗さを測定する場合、プローブを評価面に近接させて３次元形状を実測し、この３次元形状のデータに基づいて、評価面の粗さを表す２つのパラメータである表面粗さ（評価面の凹凸である高さの二乗平均の平方根）と相関距離（相関の大きさがｅ^-1となる距離）を求めていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の如く３次元形状測定装置による実測データから表面粗さと相関距離を演算すれば、評価面の粗さを高精度に求めることができる反面、高コストとなってしまうし、３次元形状の実測に比較的長時間を要するため、全数検査が必要な用途には向いていない。例えば、０．１μｍ程度（光の波長以下）の凹凸が問題となるハードディスクの磁気記録面などを評価する場合には、短時間で全数検査できることが望ましく、評価面の粗さの指標となる「表面粗さ」と「相関距離」の各パラメータのみを短時間で効率良く測定できる方法や装置が必要とされている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１に係る評価面の粗さ測定方法は、評価面の粗さ測定の試料である誘電体の評価面へＰ偏波の電磁波を照射した際に、その入射角θ₀と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率ｎに応じて、電磁波の照射側媒質における散乱ブリュースタ角Θ_B1が、【数５】

を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ_B1において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて、評価面の相関距離を求めるようにしたことを特徴とする。
【０００５】また、請求項２に係る評価面の粗さ測定方法は、上記請求項１において、散乱ブリュースタ角Θ_B1において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて求めた相関距離と、試料表面からの電磁波散乱強度に基づいて、評価面の表面粗さを求めるようにしたことを特徴とする。
【０００６】また、請求項３に係る評価面の粗さ測定方法は、評価面の粗さ測定の試料である誘電体の評価面へＰ偏波の電磁波を照射した際に、その入射角θ₀と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率ｎに応じて、電磁波が入射する誘電体側における散乱ブリュースタ角Θ′_B2が、【数６】

を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′_B2において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて、評価面の相関距離を求めるようにしたことを特徴とする。
【０００７】また、請求項４に係る評価面の粗さ測定方法は、上記請求項３において、散乱ブリュースタ角Θ′_B2において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて求めた相関距離と、試料内部への電磁波散乱強度に基づいて、評価面の表面粗さを求めるようにしたことを特徴とする。
【０００８】また、請求項５に係る評価面の粗さ測定装置は、評価面の粗さ測定の試料である誘電体（２２）の評価面へＰ偏波の電磁波を照射する電磁波照射手段（２１）と、上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ₀と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率ｎに応じて、電磁波の照射側媒質における散乱ブリュースタ角Θ_B1が、【数７】

を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ_B1において散乱波のＳ偏波成分を取得する第１散乱波取得手段（２４）と、散乱ブリュースタ角Θ_B1において散乱波のＰ偏波成分を取得する第２散乱波取得手段（２５）と、上記第２散乱波取得手段により取得したＰ偏波成分の強度と第１散乱波取得手段により取得したＳ偏波成分の強度との比に基づいて、評価面の相関距離を演算する粗さ演算手段（２６）と、からなることを特徴とする。
【０００９】また、請求項６に係る評価面の粗さ測定装置は、上記請求項５において、粗さ演算手段が、Ｐ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて求めた相関距離と、試料表面からの電磁波散乱強度とに基づいて、評価面の表面粗さを演算するものとしたことを特徴とする。
【００１０】また、請求項７に係る評価面の粗さ測定装置は、評価面の粗さ測定の試料である誘電体（３２）の評価面へＰ偏波の電磁波を照射する電磁波照射手段（３１）と、上記電磁波照射手段から照射される電磁波の入射角θ₀と電磁波照射側媒質に対する誘電体の相対屈折率ｎに応じて、電磁波の入射する誘電体側における散乱ブリュースタ角Θ′_B2が、【数８】

を満たす条件下で、散乱ブリュースタ角Θ′_B2において散乱波のＳ偏波成分を取得する第１散乱波取得手段（３４）と、散乱ブリュースタ角Θ′_B2において散乱波のＰ偏波成分を取得する第２散乱波取得手段（３５）と、上記第２散乱波取得手段により取得したＰ偏波成分の強度と第１散乱波取得手段により取得したＳ偏波成分の強度との比に基づいて、評価面の相関距離を演算する粗さ演算手段（３６）と、からなることを特徴とする。
【００１１】また、請求項８に係る評価面の粗さ測定装置は、上記請求項７において、粗さ演算手段が、Ｐ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて求めた相関距離と、試料内部への電磁波散乱強度とに基づいて、評価面の表面粗さを演算するものとしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発明に係る評価面の粗さ測定方法と、この方法を具現化し得る評価面の粗さ測定装置の実施形態を説明する。それに先立ち、本件発明者が特願平１０－２６７４５１号により提案した誘電体の表面評価を非接触に行える方法および装置について、その原理と概要を説明する。
【００１３】図１に示す如く、空気中から透光性の試料に入射角θ₀で光を照射したとき、照射面の粗さが小さければ、入射側媒質（空気）へ反射される散乱波と、透過側媒質（透光性の試料）へ透過する透過波とには、散乱光のＰ偏波成分がゼロに等しくなる散乱ブリュースタ角Θ_B1および散乱ブリュースタ角Θ′_B2が生ずる。
【００１４】
【数９】

【００１５】
【数１０】

【００１６】上記した二式において、ｎは試料の空気に対する相対屈折率である。また、このような現象は微小な不規則構造を持つ誘電体表面に電磁波を照射した場合等に見られるものである。なお、試料に対する透過・非透過は電磁波の波長や強度によっても異なるので、可視光領域では不透明な誘電体であっても、上述した性質を呈する場合がある。
【００１７】また、光の照射や散乱は三次元立体的に把握されるが、図１では説明を簡単にするため、光は試料の照射面に垂直な平面内で照射するものとし、散乱ブリュースタ角Θ_B1および散乱ブリュースタ角Θ′_B2も同一平面内に現れるようにしてある。すなわち、光の入射方向に対する方位角（φ_S）は、散乱ブリュースタ角Θ_B1においてはφ_S＝０゜、散乱ブリュースタ角Θ′_B2においてはφ_s＝１８０゜となる。
【００１８】ここで、散乱波は一般に１次、２次、３次、・・・などの成分に分けて考えることが可能であり、１次散乱強度は表面粗さの２乗に、２次は４乗に、３次は６乗に依存することから、表面の粗さが小さい場合には１次散乱が支配的となり、表面の凹凸が顕著な場合（粗さが大きい場合）には高次の散乱が支配的となるという性質を有している。そして、散乱ブリュースタ角Θ_B1では、Ｐ偏波成分の１次散乱強度がゼロになる。
【００１９】従って、表面の粗さが小さい試料に電磁波を照射すると、散乱波の性質は１次散乱が支配的となって散乱ブリュースタ角Θ_B1における散乱光のＰ偏波成分の減少が顕著となり、表面が粗い試料に電磁波を照射すると、高次散乱が支配的となって散乱ブリュースタ角Θ_B1における散乱光のＰ偏波成分の減少が目立たなくなる。これと同様に、表面の粗さが小さい試料に電磁波を照射すると、散乱ブリュースタ角Θ′_B2へ散乱される散乱波の性質も１次散乱が支配的となって散乱光のＰ偏波成分の減少が顕著となり、表面の粗さが粗い試料に電磁波を照射すると、散乱ブリュースタ角Θ′_B2へ散乱される散乱波の性質も高次散乱が支配的となって散乱光のＰ偏波成分の減少が目立たなくなる。
【００２０】すなわち、電磁波照射面の粗さが小さい場合、試料表面からの散乱波のＳ偏波成分は図２（ａ）に示すように散乱強度分布が滑らかな変化となるが、Ｐ偏波成分においては図２（ｂ）に示すように散乱角θ_Sが散乱ブリュースタ角Θ_B1の時にＰ偏波成分が消えるという現象が生ずる。一方、電磁波照射面が粗い場合には、Ｓ偏波成分およびＰ偏波成分共に、図３に示すような散乱強度分布を示し、散乱ブリュースタ角Θ_B1においてもＰ偏波成分が消失することはない。なお、この性質は散乱ブリュースタ角Θ′_B2への散乱光でも同様に見いだされるものである。
【００２１】従って、上記した散乱ブリュースタ角Θ_B1もしくは散乱ブリュースタ角Θ′_B2への散乱強度のＰ偏波成分が、誘電体表面の粗さに応じて変化するという普遍的な現象を利用し、測定対象に依存することなく汎用性のある安定した表面粗さの評価を行うことが可能なのである。
【００２２】なお、このＰ偏波成分の特性を利用した第１の評価方法としては、Ｓ偏波成分とＰ偏波成分とを含む電磁波を誘電体の評価面へ照射して、散乱ブリュースタ角Θ_B1もしくは散乱ブリュースタ角Θ′_B2への散乱光からＳ偏波成分とＰ偏波成分とを各々取得し、Ｐ偏波成分の減少の度合いをＳ偏波成分とＰ偏波成分と比率から判定する方法がある。すなわち、Ｐ偏波成分の比率が低いほど表面の粗さは小さく、逆にＰ偏波成分の比率が高いほど表面の粗さは大きいという性質に基づき、評価面の表面粗さを評価するのである。
【００２３】図４に示すのは、第１の評価方法を具現化する非接触表面粗さ評価装置であり、４５度に偏波したレーザ光（Ｓ偏波およびＰ偏波を含む電磁波）を照射する電磁波照射手段としてのレーザ光源１と、該レーザ光源１から試料２の表面に対して照射されたレーザの散乱光を散乱ブリュースタ角Θ_B1で受けるように配置した偏光ビームスプリッタ３と、該偏光ビームスプリッタ３により分離されたＳ偏波成分を取得する第１散乱波取得手段としての第１光検出器４と、上記偏光ビームスプリッタ３により分離されたＰ偏波成分を取得する第２散乱波取得手段としての第２光検出器５と、これら第１，第２光検出器４，５より取得したＳ偏波成分とＰ偏波成分とに基づいて試料２の評価面の粗さを判定するコンピュータ６とからなる。
【００２４】上記コンピュータ６による判定には、予め評価基準となるデータを記憶させておき、このデータに基づいて評価時に取得したＳ偏波成分とＰ偏波成分との比率から表面評価を行うのである。
【００２５】また、Ｐ偏波成分の特性を利用した第２の評価方法としては、Ｐ偏波成分のみを含む電磁波を誘電体の評価面へ照射し、散乱ブリュースタ角Θ_B1もしくは散乱ブリュースタ角Θ′_B2への散乱光の散乱強度と、この散乱ブリュースタ角Θ_B1および散乱ブリュースタ角Θ′_B2とは異なる方向（評価基準角θ₁）へ散乱光の散乱強度とを各々検出し、散乱ブリュースタ角Θ_B1におけるＰ偏波成分の減少の度合い若しくは散乱ブリュースタ角Θ′_B2におけるＰ偏波成分の減少の度合いを両散乱強度の比率（「θ₁：Θ_B1」もしくは「θ₁：Θ′_B2」）として判定する方法がある。すなわち、散乱ブリュースタ角Θ_B1もしくは散乱ブリュースタ角Θ′_B2における散乱強度の比率が低いほど表面の粗さは小さく、逆に散乱ブリュースタ角Θ_B1もしくは散乱ブリュースタ角Θ′_B2における散乱強度の比率が高いほど表面の粗さは大きいという性質に基づき、評価面の粗さを評価するのである。
【００２６】図５に示すのは、第２の評価方法を具現化する非接触表面粗さ評価装置であり、Ｐ偏波を主成分とする電磁波を照射する電磁波照射手段としてのレーザ光源１１と、該レーザ光源１１から試料１２の表面に対して照射されたレーザの散乱光を散乱ブリュースタ角Θ_B1とは異なる評価基準角θ₁における散乱強度を検出するように配置した第１散乱強度検出手段としての第３光検出器１３と、上記レーザ光源１１から試料１２の表面に対して照射されたレーザの散乱光を散乱ブリュースタ角Θ_B1で受けるように配置した第４光検出器１４と、これら第３，第４光検出器１３，１４により検出した評価基準角θ₁における散乱強度と散乱ブリュースタ角Θ_B1における散乱強度とに基づいて試料１２の評価面の粗さを判定するコンピュータ１５とからなる。
【００２７】上記コンピュータ１５による判定には、予め評価基準となるデータを記憶させておき、このデータに基づいて評価時に取得した評価基準角θ₁における散乱強度と散乱ブリュースタ角Θ_B1における散乱強度との比率から表面評価を行うのである。
【００２８】しかしながら、上記のような散乱ブリュースタ角Θ_B1による表面評価は、評価面の粗さ測定における２つのパラメータの一方である「表面粗さ」のみに基づいて試料表面を評価しているに過ぎず、他方のパラメータである「相関距離」についての測定は行えない。すなわち、評価面の粗さ測定において要求される２つのパラメータを測定できるものではないのである。
【００２９】そこで、本発明においては、散乱ブリュースタ角Θ_B1への散乱波の特質を利用して、表面粗さと相関距離を個別に測定できるような方法と、これを具現化できる装置を提供するものとした。以下に、その原理と実施形態を詳述する。
【００３０】先ず、表面粗さの小さい評価面において、散乱ブリュースタ角Θ_B1でＰ偏波成分がゼロとなる現象が生ずるのは、上述した如く、一次散乱の特性が支配的となるからである。しかし、厳密には高次散乱（多重散乱）の効果を考慮する必要があるため、共偏波成分（入射波の偏波と同じ偏波の成分：Ｐ偏波）と交差偏波成分（入射波の偏波と直交する偏波の成分：Ｓ偏波）が検出されることとなる。そして、二次散乱の性質として、上記した数９の関係式が成り立つ散乱ブリュースタ角Θ_B1で取得される共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度は、表面粗さと相関距離に応じて変化するが、共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度との比は表面粗さに依存することなくほぼ一定となる。これを示すのが、図６（ａ）と図６（ｂ）の特性曲線図である。
【００３１】図６（ａ），（ｂ）は、評価対象である試料と光入射側媒質との相対屈折率ｎが１．５１となる環境下において、Ｐ偏波成分の光を試料表面に照射した場合の散乱を数値シミュレーションしたものである。なお、各図の横軸は散乱角、縦軸はＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比（Ｓ／Ｐ）である。また、ｌは相関距離、σは表面粗さ、ｋは入射波の波数である。
【００３２】そして、図６は、相関距離ｌを２．０／ｋに固定して、表面粗さσを０．０５／ｋ、０．１／ｋ、０．３／ｋ、０．５／ｋに変えた場合の各特性を示しており、散乱ブリュースタ角（Θ_B1＝５３．３度）においては、表面粗さσの値に依存することなく、Ｓ／Ｐは一定値となっている。一方、図７は、表面粗さσを０．１／ｋに固定して、相関距離ｌを２．０／ｋ、３．０／ｋ、４．０／ｋ、８．０／ｋに変えた場合の各特性を示しており、散乱ブリュースタ角（Θ_B1＝５３．３度）においては、相関距離ｌに応じてＳ／Ｐが異なる値をとっている。
【００３３】すなわち、散乱ブリュースタ角Θ_B1の方向で取得される散乱波は、共偏波成分と交差偏波成分の比（例えば、Ｓ／Ｐ）が相関距離ｌのみに依存し、表面粗さσには依存しないという現象が生ずるのである。
【００３４】従って、１次散乱が支配的となって散乱ブリュースタ角Θ_B1における散乱光のＰ偏波成分の減少が顕著となる程度に表面の粗さが小さい試料にＰ偏波成分の電磁波を照射し、Ｐ偏波成分とＳ偏波成分とを散乱ブリュースタ角Θ_B1において取得すれば、Ｐ偏波成分の強度とＳ偏波成分の強度との比に基づいて、評価面の相関距離を直接測定することが可能となる。
【００３５】なお、散乱強度などの測定可能なデータは、一般に、表面粗さと相関距離の両方のパラメータに依存するので、上述した如く相関距離を求めれば、当該試料表面からの電磁波散乱強度に基づいて表面粗さを特定することができる。すなわち、相関距離と表面粗さの関係に基づいて散乱強度が定まるので、測定された散乱強度を得るための表面粗さと相関距離の組み合わせの中から、相関距離が特定されれば、必然的に表面粗さも特定できるのである。具体的には、「散乱強度」と「表面粗さ」と「相関距離」の組み合わせからなる参照テーブルを予め用意しておき、この中から条件を満たすものを抽出すれば良い。斯くして、本発明に係る評価面の粗さ測定方法によれば、評価面の粗さを示す２つのパラメータである「表面粗さ」と「相関距離」とを個別に求めることができ、実質的に評価面の粗さを測定することが可能となる。
【００３６】図７に示すのは、散乱ブリュースタ角Θ_B1への散乱波を利用した評価面の粗さ測定方法を具現化する評価面の粗さ測定装置の第１実施形態であり、Ｐ偏波成分のみを含む電磁波を照射する電磁波照射手段としてのレーザ光源２１と、該レーザ光源２１から試料２２の表面に対して照射されたレーザの散乱光を散乱ブリュースタ角Θ_B1で受けるように配置した偏光ビームスプリッタ２３と、該偏光ビームスプリッタ２３により分離されたＳ偏波成分を取得する第１散乱波取得手段としての第１光検出器２４と、上記偏光ビームスプリッタ２３により分離されたＰ偏波成分を取得する第２散乱波取得手段としての第２光検出器２５と、これら第１，第２光検出器２４，２５より取得したＰ偏波成分の強度とＳ偏波成分の強度との比に基づいて試料２２の評価面の相関距離を求め、更にその相関距離と試料２２表面からの電磁波散乱強度とに基づいて表面粗さを求める粗さ演算手段としてのコンピュータ２６と、からなる。
【００３７】上記コンピュータ２６による相関距離や表面粗さの演算には、予め記憶させた近似的な演算式を利用させても良いし、評価対象の素材に応じた対照表を利用するようにしても良い。また、表面粗さを求めるために必要となる試料表面からの電磁波散乱強度は、相関距離を求める際に測定した値を利用しても良いし、これとは別途に測定するようにしても良い。
【００３８】なお、散乱ブリュースタ角Θ′_B2の方向で取得される散乱波も、共偏波成分と交差偏波成分の比（例えば、Ｓ／Ｐ）が相関距離ｌのみに依存し、表面粗さσには依存しないという現象が生ずる。従って、１次散乱が支配的となって散乱ブリュースタ角Θ′_B2における散乱光のＰ偏波成分の減少が顕著となる程度に表面の粗さが小さい試料にＰ偏波成分の電磁波を照射し、Ｐ偏波成分とＳ偏波成分とを散乱ブリュースタ角Θ_Bにおいて取得すれば、Ｐ偏波成分の強度とＳ偏波成分の強度との比に基づいて、評価面の相関距離を直接測定することが可能となる。そして、この相関距離と試料内部への電磁波散乱強度から表面粗さを求めることができるのも同様である。
【００３９】図８に示すのは、散乱ブリュースタ角Θ′_B2への散乱波を利用した評価面の粗さ測定方法を具現化する評価面の粗さ測定装置の第２実施形態であり、Ｐ偏波成分のみを含む電磁波を照射する電磁波照射手段としてのレーザ光源３１と、該レーザ光源３１から試料３２の表面に対して照射されたレーザの散乱光を散乱ブリュースタ角Θ′_B2で受けるように配置した偏光ビームスプリッタ３３と、該偏光ビームスプリッタ３３により分離されたＳ偏波成分を取得する第１散乱波取得手段としての第１光検出器３４と、上記偏光ビームスプリッタ３３により分離されたＰ偏波成分を取得する第２散乱波取得手段としての第２光検出器３５と、これら第１，第２光検出器３４，３５より取得したＰ偏波成分の強度とＳ偏波成分の強度との比に基づいて試料３２の評価面の相関距離を求め、更にその相関距離と試料２２内部への電磁波散乱強度とに基づいて表面粗さを求める粗さ演算手段としてのコンピュータ３６と、からなる。
【００４０】この第２実施形態に係る評価面の粗さ測定装置においても、上述した第１実施形態と同様に、評価面の粗さを示す２つのパラメータである「表面粗さ」と「相関距離」とを個別に求めることができ、実質的に評価面の粗さを測定することが可能となる。なお、この第２実施形態においては、試料３２の上面３２ａから入射されて内部で散乱した散乱波は、試料３２の下面３２ｂを透過することとなるため、下面３２ｂでの散乱が無視できる程度に滑らかであることが必要条件となる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る評価面の粗さ測定方法によれば、数９の関係式が成り立つ散乱ブリュースタ角Θ_B1で取得される共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度は、表面粗さと相関距離に応じて変化するが、共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度との比は表面粗さに依存することなくほぼ一定となるという基本的な性質を利用し、散乱ブリュースタ角Θ_B1において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて、評価面の相関距離を演算できる。
【００４２】更に、請求項２に係る評価面の粗さ測定方法によれば、散乱ブリュースタ角Θ_B1において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて演算した相関距離と、当該試料表面からの電磁波散乱強度とに基づいて表面粗さを演算できる。
【００４３】また、請求項３に係る評価面の粗さ測定方法によれば、数１０の関係式が成り立つ散乱ブリュースタ角Θ′_B2で取得される共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度は、表面粗さと相関距離に応じて変化するが、共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度との比は表面粗さに依存することなくほぼ一定となるという基本的な性質を利用し、散乱ブリュースタ角Θ′_B2において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて、評価面の相関距離を演算できる。
【００４４】更に、請求項４に係る評価面の粗さ測定方法によれば、散乱ブリュースタ角Θ′_B2において取得される散乱波のＰ偏波成分の強度に対するＳ偏波成分の強度の比に基づいて演算した相関距離と、当該試料内部への電磁波散乱強度とに基づいて表面粗さを演算できる。
【００４５】また、請求項５に係る評価面の粗さ測定装置によれば、数９の関係式が成り立つ散乱ブリュースタ角Θ_B1で取得される共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度は、表面粗さと相関距離に応じて変化するが、共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度との比は表面粗さに依存することなくほぼ一定となるという基本的な性質を利用し、Ｐ偏波の電磁波を電磁波照射手段から照射して評価面で散乱した散乱波から、第１散乱波取得手段によりＳ偏波成分を、第２散乱波取得手段によりＰ偏波成分を各々取得し、これらＰ偏波成分の強度とＳ偏波成分の強度との比に基づいて粗さ演算手段が評価面の相関距離を演算できる。
【００４６】更に、請求項６に係る評価面の粗さ測定装置によれば、Ｐ偏波成分の強度とＳ偏波成分の強度との比に基づいて粗さ演算手段が演算した相関距離と、当該試料表面からの電磁波散乱強度とに基づいて、演算手段が表面粗さを演算できる。
【００４７】また、請求項７に係る評価面の粗さ測定装置によれば、数１０の関係式が成り立つ散乱ブリュースタ角Θ′_B2で取得される共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度は、表面粗さと相関距離に応じて変化するが、共偏波成分の強度と交差偏波成分の強度との比は表面粗さに依存することなくほぼ一定となるという基本的な性質を利用し、Ｐ偏波の電磁波を電磁波照射手段から照射して試料内部で散乱した散乱波から、第１散乱波取得手段によりＳ偏波成分を、第２散乱波取得手段によりＰ偏波成分を各々取得し、これらＰ偏波成分の強度とＳ偏波成分の強度との比に基づいて粗さ演算手段が評価面の相関距離を演算できる。
【００４８】更に、請求項８に係る評価面の粗さ測定装置によれば、Ｐ偏波成分の強度とＳ偏波成分の強度との比に基づいて粗さ演算手段が演算した相関距離と、当該試料内部への電磁波散乱強度とに基づいて、演算手段が表面粗さを演算できる。

【出願人】	【識別番号】３９１０２７４１３【氏名又は名称】郵政省通信総合研究所長
【出願日】	平成１１年１１月１２日（１９９９．１１．１２）
【代理人】
【公開番号】	特開２００１－１４１４３６（Ｐ２００１－１４１４３６Ａ）
【公開日】	平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【出願番号】	特願平１１－３２２４３３