☆薄膜の膜厚測定など精密な薄膜評価に利用できる「分光エリプソメトリー」について、基本原理から測定・解析ノウハウまでをビジュアルに系統立てて解説する！
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１．イントロダクション
1-1 本講習の目的
1-2 薄膜解析と分光エリプソメトリー
1-3 分光エリプソメトリーの特徴と用途
２．物質と光の相互作用
2-1 分極と屈折率
（1）分極、電気双極子振動、電気双極子放射
（2）波の重ね合わせ原理と波の加算
（3）Lorentz振動子モデルの誘電関数
（4）屈折率分散の起源
2-2 なぜ分光なのか（分極と分光スペクトル）
（1）分極機構と光の周波数
（2）共鳴周波数が異なる分極の重ね合わせで誘電関数の形が決まる
（3）誘電関数と光学定数スペクトル
（4）屈折率の正常分散領域の意味
2-3 偏光、光の反射、透過、屈折
（1）p偏光とs偏光（偏光の定義）
（2）直線偏光、円偏光、楕円偏光
（3）反射/屈折の法則とフレネル係数
（4）偏光反射の入射角依存性とブリュスター角の物理的な意味
2-4 薄膜の干渉
（1）薄膜中の光の伝搬と干渉
（2）薄膜の光学モデルと振幅反射係数・振幅透過係数
（3）多層膜への拡張
３．分光エリプソメトリー
3-1 エリプソメトリーの測定原理
（1）光の反射に伴う偏光変化
（2）偏光解析関数と偏光解析パラメーター
3-2 偏光解析パラメーターの表記法
（1）振幅比角Ψ、位相差Δと偏光状態（Ψ-Δチャートの読み方）
（2）なぜ薄膜の光学定数は決定しづらいか
（3）ポアンカレ球による偏光状態表示
3-3 単一波長から分光へ
（1）単波長エリプソメトリーの制約
3-4 エリプソメーター
（1）エリプソメーターの基本構成（回転検光子型・回転補償子型・回転補償子型・位相変調型等）
（2）回転検光子型エリプソメーターにおけるΨ、Δ測定
（3）各種エリプソメトリー測定法の特性と長所／短所
3-5 誘電関数モデルと屈折率スペクトルの関係
（1）3つの共鳴吸収タイプと誘電関数モデル
（2）光学定数スペクトルの表現形式
（3）SellmeierモデルとCauchyの分散式
（4）Kramers-Kronigの関係式
（5）フリーキャリアを記述するDrudeモデル
3-6 分光エリプソメトリー解析の流れ
（1）スペクトルフィッティング解析の重要性
（2）データ解析の流れ
（3）光学モデルの構築
（4）フィッティング誤差関数
（5）フィッティング解析のポイント
４．測定の実際と解析上のポイント
4-1 透明基板上の薄膜解析
（1）チタニア（TiO2）膜の光学定数測定
（2）膜質に左右される屈折率の値
（3）透明基板測定における薄膜解析の留意点と基板裏面反射対策
（4）吸収膜の解析：金属薄膜の光学定数決定
（5）多層膜解析：フォトニック結晶用多層膜の解析
4-2 半導体基板上の薄膜解析例
（1）測定条件の設定（シリコン基板上の熱酸化膜を例に）
（2）測定解析例：フォトレジスト
（3）測定解析例：AlGaAs超格子構造
（4）測定解析例：薄膜トランジスタ
（5）測定解析例：レーザーアニール結晶化ポリシリコン
（6）測定解析例：フラーレン膜
（7）表面ラフネス
（8）有効媒質近似（EMA）：Bruggemanモデル、Maxwell Garnettモデル
（9）EMAの応用：表面ラフネス、HgCdTeの混晶比、a-Si界面中間層など
4-3 高度な解析例
（1）屈折率傾斜膜の解析：Ta2O5膜、ITO膜
（2）光学異方性膜：液晶セルパラメーター、ポリマー膜など
５．まとめ