エリプソメータの原理エリプソメータの原理を図11-1に示します。
最もシンプルなエリプソメータは光源にHe-Neレーザが用いられます。
入射光は45度傾いた直線偏光の光を入射します。
試料面で反射した光はP偏光とS偏光で反射率と位相の差が生じます。
このため、反射光は楕円偏光となります。
エリプソメータは下記の二つのパラメータを実測します。
Ψ（プサイ）＝ATAN（P偏光/S偏光の振幅比） ---（11.1）式
Δ（デルタ）＝ P偏光とS偏光位相差 ---（11.2）式
上記の二つのパラメータから薄膜の膜厚を計算します。
測定したパラメータが二つありますので、薄膜の膜厚と屈折率 の同時計算も可能です。
ただし、膜厚と屈折率の同時測定は、上安定となることがありますので 膜厚のみが推奨です。
Ψ（プサイ）とΔ（デルタ）の計算エリプソメータの校正用基準サンプルはSi基板上にSiO2の 薄膜をつけたサンプルを使用します。
この条件においてΨ（プサイ）とΔ（デルタ）がどのように変化するか？ 計算してみたいと思います。
計算条件 ・波長 633nm
・入射角度 70度
・SiO2の膜厚 0～180nm(10nm刻み）
・空気の屈折率 実数部＝1 虚数部＝0
・SiO2の屈折率 実数部＝1.462 虚数部＝0
・Siの屈折率 実数部＝3.850 虚数部＝0.020
とします。
計算に必要な基本式は下記です。
図11-2にΨ（プサイ）とΔ（デルタ）の計算結果を示します。
図11-2において、SiO2の膜厚 0～130nmにおいて Ψ（プサイ）の値は単調増加しますが、140nm近傍でピークとなります。
したがって、膜厚140nm近傍での測定は上安定となります。
この場合、入射角度を変更してピーク位置をずらす必要があります。 （測定波長を変更できる場合は波長を変更します。）
エリプソメータ計算プログラムエリプソメータは種々の理由により、測定誤差を生じることがあります。 このため、定期的に標準サンプルを測定し、測定値を確認する必要が あります。
下記のエリプソメータ計算プログラムは、標準サンプル測定結果の検証用に 作成したプログラムです。
このプログラムは測定結果のΨ（プサイ）とΔ（デルタ）を入力すると 入射角度と膜厚を計算します。
誤差要因の一例にすぎませんが、入射角度の設定値と実際の 入射角度がずれている場合があります。
ダウンロード後はダブルクリックで解凍してから使用してください。
「エリプソメータ計算プログラムをダウンロードする。複素関数設定方法
（１）Microsoft Excelが必要です。
（２）NK固定θD計算.xlsをダブルクリックで起動してください。
（３）マクロを有効にするで開いて下さい。
（４）メニューの「ツール(T)＿「アドイン(I)を選択してください。
（５）「分析ツールにチェックマークをいれ、OKボタンを押して下さい。
以上の操作で複素関数の表計算が可能となります。
（６）どこか空白のセルを選択し、メニューの「挿入(I)＿「関数(F)を選択してください。
（７）関数の分類「エンジニアリングを選択し、IMABS等の関数が表示できたら 複素関数の設定は完了です。
表計算方法
１． 第1面反射・透過計算表
（１）入射角度（度） 入射角度を黄色のセルに設定
（２）屈折率実数部ｎｒ0 空気の屈折率（N)＝1を黄色のセルに設定
（３）屈折率虚数部ni0 空気の吸収係数（K)＝0を黄色のセルに設定
（４）屈折率実数部ｎｒ2 薄膜の屈折率（N)＝1.462を黄色のセルに設定
（５）屈折率虚数部ni2 薄膜の吸収係数（K)＝0を黄色のセルに設定
２． 第2面反射・透過計算表
（１）屈折率実数部ｎｒ2 基板の屈折率（N)＝3.850を黄色のセルに設定
（２）屈折率虚数部ni2 基板の吸収係数（K)＝0.020を黄色のセルに設定
３．多光束干渉計算表
（１）波長λ(nm) 光の波長＝633を黄色のセルに設定
（２）膜厚d(nm) 薄膜の膜厚＝50黄色のセルに設定
（３）計算値Ψc Ψ（プサイ）の計算結果が表示されます。
（４）計算値⊿c ⊿（デルタ）の計算結果が表示されます。
４．逆計算
（１）多光束干渉計算表/目標値Ψｔ 黄色のセルに設定値を設定します。
（２）多光束干渉計算表/目標値⊿ｔ 黄色のセルに設定値を設定します。
（３）「θD計算実行《ボタンを押します。
（４） 入射角度（度） 入射角度が変化します。
（５）膜厚d(nm) 薄膜の膜厚が変化します。
（６）変化が終了したら逆計算が完了です。
５．注意事項
（１）各セルのロックはかけていません。
（２）黄色のセル以外の設定値は変えないで下さい。
１２章：フレネル回折の基礎理論に行く。