Presentation Information
[C-3_C-4-45]高精度LiDARを用いたシリコンウエハの屈折率分散の測定
◎Hiroki Yamazaki1, Takahiro Nagata1, Chao Zhang2,3, Fumihiko Ito1, Shingo Ohno4, Atsushi Nakamura4, Kunihiro Toge4 (1. Shimane Univ., 2. Kogakuin Univ., 3. Tokyo Univ., 4. NTT)
Keywords:
FMCW LiDAR,Refractive Index
屈折率は光デバイスの性能評価における重要なパラメータの一つである．屈折率は波長分散の性質を有するため，実際の光通信での使用環境を反映した 1550 nm帯波長での設計，測定が求められる．現在代表的な屈折率測定手法として，アッベ屈折計が利用されるが，本手法は臨界角法に基づく原理上の理由から，測定可能な対象が測定に用いるプリズムより小さい屈折率を持つ物体のみに制限される．この課題に対し，筆者らはFMCW LiDARを用いた屈折率測定法を提案した．本手法では測定可能な屈折率に制限なく，またレーザ光源の波長帯に対し透光性をもつ物体であれば固体，液体問わず測定可能である．
本稿では上記手法を応用して，FMCW LiDARの掃引波長である1495～1605 nmにおけるSiウエハの屈折率分散の観測を試みる． 本手法では2回の測距を必要とし，各測定を参照測定，サンプル測定と呼ぶ．参照測定では試料プレートまでの距離を測定し，サンプル測定では，試料プレート上に測定サンプルを設置し，測定サンプル表面，底面，試料プレート表面までの距離を測定する．測定サンプルは，底面が試料プレート表面と密着しないよう間隔を設けて設置することで，反射を区別する．屈折率は参照測定，サンプル測定で得られた距離を用いて平均値を算出する．測定サンプルには両面研磨されたSiウエハを採用した．波長掃引光源の中心波長は1550 nmであり，掃引幅は110 nmである．参照測定サンプル測定ともに連続して500回の測定を行った．ソフトウェア上での解析では，26 nmのサブバンドにおける屈折率を光源の掃引波長である1495～1605 nmにおいて測定を行い，その中心波長における屈折率とした．解析の結果，波長の増加に対し屈折率が減少する正常分散の傾向を観測した．この結果は一般にSiに見られる屈折率分散傾向と一致する．
本稿では上記手法を応用して，FMCW LiDARの掃引波長である1495～1605 nmにおけるSiウエハの屈折率分散の観測を試みる． 本手法では2回の測距を必要とし，各測定を参照測定，サンプル測定と呼ぶ．参照測定では試料プレートまでの距離を測定し，サンプル測定では，試料プレート上に測定サンプルを設置し，測定サンプル表面，底面，試料プレート表面までの距離を測定する．測定サンプルは，底面が試料プレート表面と密着しないよう間隔を設けて設置することで，反射を区別する．屈折率は参照測定，サンプル測定で得られた距離を用いて平均値を算出する．測定サンプルには両面研磨されたSiウエハを採用した．波長掃引光源の中心波長は1550 nmであり，掃引幅は110 nmである．参照測定サンプル測定ともに連続して500回の測定を行った．ソフトウェア上での解析では，26 nmのサブバンドにおける屈折率を光源の掃引波長である1495～1605 nmにおいて測定を行い，その中心波長における屈折率とした．解析の結果，波長の増加に対し屈折率が減少する正常分散の傾向を観測した．この結果は一般にSiに見られる屈折率分散傾向と一致する．