波長走査干渉法を用いた光学素子の厚さ・表面形状・屈折率の精密測定に関する研究

光学素子の表面形状（平坦度）・光学的厚さ・屈折率は光学システムを設計する上で非常に重要な項目である．また，近年注目を浴びているEUV Lithography装置の中で，パターンの原版となるEUVマスクには非常に厳しい平坦度や光学的厚さ変動成分の均一さが求められている．従来の測定技術では面計測，優れた測定不確かさの要求条件を満たしていない．本研究では透明試料の光学的厚さの絶対値を測定するために波長走査干渉法の2つの測定手法（周波数測定，位相シフト干渉）に相関的合致法を合わせることで始波長においての透明試料の光学的厚さの絶対値を高分解能で測定した．相関的合致法を合わせた提案手法によって周波数測定で生じる誤差を完全に無くし，測定不確かさを位相シフト干渉法で生じる不確かさだけに限定することに成功した．また，測定不確かさを決定する位相検出アルゴリズムの性能を向上させるために新しい4N-3アルゴリズムを設計した．新しく設計した4N-3アルゴリズムの性能を検証するために高反射率表面を有するLNB結晶ウエハーの同時測定（表面形状・光学的厚さの変動成分）を行い，アルゴリズムの有用性を確認した．また，高反射率表面を有する試料の測定において重要となる縞コントラストの最大条件を導き，4N-3アルゴリズムが縞コントラスト最大条件を満足していることを確認した．最後に透明平板の光学的厚さの絶対値分布を提案手法を用いて測定した．位相検出アルゴリズムとして4N-3アルゴリズムを用いることで系統誤差を最初に抑制することが出来，測定不確かさは約5 nmであった．

光学素子の表面形状（平坦度）・光学的厚さ・屈折率は光学システムを設計する上で非常に重要な項目である．また，近年注目を浴びているEUV Lithography装置の中で，パターンの原版となるEUVマスクには非常に厳しい平坦度や光学的厚さ変動成分の均一さが求められている．従来の測定技術では面計測，優れた測定不確かさの要求条件を満たしていない．本研究では透明試料の光学的厚さの絶対値を測定するために波長走査干渉法の2つの測定手法（周波数測定，位相シフト干渉）に相関的合致法を合わせることで始波長においての透明試料の光学的厚さの絶対値を高分解能で測定した．相関的合致法を合わせた提案手法によって周波数測定で生じる誤差を完全に無くし，測定不確かさを位相シフト干渉法で生じる不確かさだけに限定することに成功した．また，測定不確かさを決定する位相検出アルゴリズムの性能を向上させるために新しい4N-3アルゴリズムを設計した．新しく設計した4N-3アルゴリズムの性能を検証するために高反射率表面を有するLNB結晶ウエハーの同時測定（表面形状・光学的厚さの変動成分）を行い，アルゴリズムの有用性を確認した．また，高反射率表面を有する試料の測定において重要となる縞コントラストの最大条件を導き，4N-3アルゴリズムが縞コントラスト最大条件を満足していることを確認した．最後に透明平板の光学的厚さの絶対値分布を提案手法を用いて測定した．位相検出アルゴリズムとして4N-3アルゴリズムを用いることで系統誤差を最初に抑制することが出来，測定不確かさは約5 nmであった．