光スピンホール効果エリプソメトリの開発（第3報）表面粗さ計測における近似モデルの検討

摘要

半導体分野における薄膜作製では，膜厚や光学定数といった薄膜特性の計測が不可欠である．近年ではサブナノメートルオーダにおける表面性状評価への要求が高まっている．一般的には，ナノメートルオーダの厚さ計測に偏光状態を測定するエリプソメトリが広く用いられている．しかし，エリプソメトリで測定可能な膜厚は数ナノメートルが限界とされている．このような社会的要請に対して，我々は，光スピンホール効果（SHEL：Spin Hall effect of light）を利用した従来よりも高精度なエリプソメトリを提案してきた．SHELは，試料表面上で光が反射する際に，光線の位置が境界面で空間的にシフトする現象である．光線シフト量が偏光状態の変化に依存するため，シフト量を計測することにより偏光計測が可能となる．これにより，偏光解析で必要となる光学素子の駆動が不要となり，光が素子中で光の通過する位置が固定されるため，機械的および材質的な不完全性の影響を低減した高精度な計測が期待できる．