JPH0571923A - 偏光解析方法および薄膜測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡便な偏光解析方法、薄膜測定装置を提供す
る。 【構成】 例えば位相板４、５を介し楕円偏光で試料１
３を照射し、試料１３からの反射光路にビームスプリッ
タ６を設け、分岐された光路の検光子７、８を介し光電
検出器９〜１２で少なくとも３つの異なる偏光方向の強
度を検出して試料薄膜の屈折率、膜厚を検出する。更に
は分光反射率方式若しくは白色干渉方式の測定系を併せ
もつ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏光解析方法および薄
膜測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に被検体の偏光解析法としては、被
検体への照射光の偏光状態に対する被検体からの光の相
対的な偏光状態の変化を検出するものが知られ、いわゆ
る消光法と測光法に大別される。

【０００３】この偏光解析は例えば試料面の屈折率測
定、薄膜試料の場合には膜厚測定に用いられる。上記消
光法とは、位相板の回転により楕円偏光を直線偏光に
し、さらに検光子を回転させて消光する事により楕円状
態を求める方法である。また、上記測光法とは、偏光
子、補償子、検光子のいずれか１個を回転させて、少な
くとも３個以上の角度での光量を測光する事により楕円
状態を求める方法である。

【０００４】消光法、測光法は以下のような特徴をも
つ。

【０００５】消光法の長所としては、どのような偏光状
態についても精度よく測定が可能であり、短所としては
駆動部が多い為、測定時間が長くなり、耐久性の面で問
題がある等が挙げられる。

【０００６】又、測光法の長所としては測定時間が短か
く、光学系の構成が簡便であり、また、短所としては、
偏光状態全域にわたって高精度測定は難しく、そして、
駆動部がある為、安定性に欠ける等が挙げられる。

【０００７】ところで近年、半導体分野においては、集
積回路の微細化に伴い、絶縁膜等も薄くなりつつある。
従来測定の簡便さ、速度などの点から膜厚の測定には分
光解析方式の膜厚計が主に使われている。しかし、例え
ばＳｉＯ₂／Ｓｉサンプルで１００Å（ＳｉＯ₂）以下の
ものに関しては分光解析方式の膜厚計では、安定した測
定は不可能であり、エリプソメータ（偏光解析方式の膜
厚計）による膜厚測定が行われている。特に、半導体分
野では高速かつ高精度の測定が要求される点から、偏光
解析方式とりわけ前述の測光法が有利である。

【０００８】ここで図２３に、測光法で最も一般的であ
る回転検光子型の従来例を示す。光源１からの光は集光
レンズ２により試料１３上で最小スポットとなるように
結像される。

【０００９】集光レンズ２を透過後、偏光子３を透過
し、図２の如くｘ方向の直線偏光２１となる。さらに、
図３のようにθ_H方向に位相を進ませる方向の軸の設定
されたλ／２板４を透過し、その透過光は図３に示すよ
うな方位角θ_Pの直線偏光２２となる。次に図４のよう
にθ_C方向に位相を進ませる方向の軸の設定されたλ／
４板５を透過して、例えば図４のような楕円偏光２５と
なる。ここで、θ_C、θ_Hの角度は、試料１３における偏
光状態変化が精度良く測定できる角度に設定されてい
る。それは図５に示すように試料反射後に略円偏光とな
るようにすれば良い。

【００１０】例えば試料１３がＳｉ基板の時は、θ_H＝
５０°（θ_P＝１０°）、θ_C＝−１°とすれば良い。こ
の時のλ／４板５からの出射光を

【００１１】

【外１】 として、

【００１２】

【外２】 とすれば、ｘ，ｙ方向の振幅比（ｔａｎψ₀）、位相差
（Δ₀）は、 ｔａｎψ₀＝ａ_y0／ａ_x0 Δ₀＝φ_y0−φ_x0 と表せる。

【００１３】つまり、図４の楕円偏光は（ψ₀，Δ₀）と
表せる。

【００１４】いま波長＝７８０ｎｍ、θ_H＝５０°、θ_C
＝−１°の時は、ψ₀＝８７．８２°、Δ₀＝９４．９４
°である。

【００１５】さらに、試料１３の偏光特性を（ψ，Δ）
とおけば、反射光２６（図５）の偏光特性（ψ′，
Δ′）は、 ｔａｎψ′＝ｔａｎψ₀・ｔａｎψ〜１．０（ψ〜１０
°、Ｓｉ基板の時） Δ′＝Δ₀＋Δ〜２７０°（Δ＝１７０°，Ｓｉ基板の
時） となり、ほぼ円偏光となる。

【００１６】さて、図２３、図７においてｙ軸を基準と
して時計回りを正として検光子６６の透過軸をθ_Aとす
れば、θ_A方向のみの成分が検光子６６を透過してその
光量

【００１７】

【外３】 が検出器６７により測光される。

【００１８】例えば、θ_A＝０，９０，４５，−４５°
とした時の光量をＩ₀，Ｉ₉₀，Ｉ₄₅，Ｉ_-45とすれば、次
式のように表わされる。

【００１９】 Ｉ₀＝｜ｖｅｙ｜²・｜ａｙ₀｜²・ｔａｎ²ψ・ｔａｎ²ψ₀…（１） Ｉ₉₀＝｜ｖｅｙ｜²・｜ａｙ₀｜²…（２） Ｉ₄₅＝１／２｜ｖｅｙ｜²・｜ａｙ₀｜²・［ｔａｎ²ψ・ｔａｎ²ψ₀＋１＋２ｔ ａｎψ・ｔａｎψ₀・ｃｏｓ（Δ＋Δ₀）］…（３） Ｉ_-45＝１／２｜ｖｅｙ｜²・｜ａｙ₀｜²・［ｔａｎ²ψ・ｔａｎ²ψ₀＋１−２ ・ｔａｎψ・ｔａｎψ₀・ｃｏｓ（Δ＋Δ₀）］…（４）

【００２０】（１），（２），（３），（４）よりψ，
Δについてとくと、

【００２１】

【外４】

【００２２】従って、検光子６６を０°，９０°，４５
°，−４５°に回転させて、その時の光量を測光すれば
ψ₀，Δ₀は既知であるため式（５），（６）からψ，
Δ、つまり試料での偏光状態の変化を求める事ができ
る。

【００２３】一方、例えば図２４の様に基板７１上に薄
膜７２のついた試料の場合、ψ，Δは薄膜７２の屈折率
ｎと膜厚Ｄの関数である。従って、ψ，Δが求まれば
ｎ，Ｄが求まる。ψ，Δからｎ，Ｄを求める方法として
は、多くのｎ，Ｄについてψ，Δ曲線を求めておき、測
定値（ψ，Δ）に最も近い（ｎ，Ｄ）を求める方法等が
ある。

【００２４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、前
述した従来例では、以下のような第１、第２の欠点があ
った。即ち第１の欠点としては測定の際に、例えば検光
子を回転させる必要があり、機械的駆動部があるために
測定時間が長い（消光法に比べれば速いが、分光方式の
膜厚計に比べれば遅い）、又機械的駆動部がある為、安
定性に欠けるということである。

【００２５】又、第２の欠点としては偏光解析方式の場
合、測定範囲が小さいということである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記第１の欠点
を解消すべく、ある偏光状態の光束を試料に入射させ該
試料からの光束を複数の偏光方向で光検出し、若しくは
複数の偏光状態の光束を試料に入射させ該試料からの光
束をある偏光方向で光検出し、前記試料の偏光特性を解
析する偏光解析方法であって、偏光子、位相板、検光子
の内の１つの素子を複数箇、少なくとも３つの異なる偏
光状態を形成するように複数の光路内に固設したことを
特徴とする。

【００２７】又、本発明は上記第２の欠点を解消すべく
ある偏光状態の光束を薄膜試料に入射させ該薄膜からの
光束の偏光状態を検出する偏光解析方式により薄膜の光
路長情報を測定する手段と、分光反射率方式若しくは白
色干渉方式により薄膜の光路長情報を測定する手段を有
することを特徴とする。

【００２８】

【作用】上記第１の欠点を解消すべく、例えば第１の実
施例に示す如く機械的駆動部を介さずに偏光子、位相板
を介し試料に楕円偏光を照射し、試料からの反射光を検
光子を介して、少なくとも３つの異なる偏光方向に対応
して個別に光検出する。なお光検出は少なくとも３つの
光検出器で同時に行う若しくは単一の光検出器で順次に
行う。

【００２９】上記第２の欠点を解消すべく薄膜に関し偏
光解析方式の光路長測定系と、分光反射率方式若しくは
白色干渉方式の光路長測定系を備える。

【００３０】

【実施例】図１に、本発明の第１の実施例を示す。１は
例えば半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザー等の光源、２
は光源の光を集光する為のレンズ、３は偏光子、４はλ
／２板、５はλ／４板、６は光束を２分割する為のビー
ム・スプリッターである。７、８は直交する２方向の振
動成分のみを、一方透過・他方反射させる為の検光子
（偏光プリズム又は偏光ビームスプリッタ）であり、検
光子８は入射光軸のまわりに４５°回転変位される。９
〜１２はフォトダイオード等の光電検出器、１３は試
料、１４はビーム・スプリッター６による反射光束、１
５は同じく透過光束である。

【００３１】光源１からの光は集光レンズ２により試料
１３上で最小スポットとなるよう結像される。

【００３２】光源１からの光は集光レンズ２を透過後、
偏光子３を透過し図２に示す方向の直線偏光となる。さ
らに図３のようにθ_H方向にｆａｓｔ軸の設定されたλ
／２板４を透過し、その透過光は図３に示すような方位
角θ_Pの直線偏光２２となる。次に図４のようにθ_C方向
にｆａｓｔ軸の設定されたλ／４板５を透過して、例え
ば図４のような楕円偏光２５となる。ここでθ_C，θ_Hの
角度は、試料１３における偏光状態変化が、精度良く測
定できる、即ち反射光量が多く得られる角度に設定され
ている。それは試料反射後に円偏光となるようにすれば
良い。

【００３３】例えば、試料１３がＳｉ基板の時はθ_H＝
５０°（θ_P＝１０°）、θ_C＝−１°とすれば良い。

【００３４】この時のλ／４板５からの出射光を

【００３５】

【外５】 として、

【００３６】

【外６】 とすれば、ｘ，ｙ方向の振幅比（ｔａｎψ₀）、位相差
（Δ₀）、ｔａｎψ₀＝ａ_y0／ａ_x0，Δ₀＝ａ_y0−ａ_x0と
表せる。

【００３７】つまり図４の楕円偏光は（ψ₀，Δ₀）と表
せる。

【００３８】θ_H＝５０°，θ_C＝−１°の時はψ₀＝８
７．８２°，Δ₀＝９４．９４°である。

【００３９】さらに、試料１３の偏光特性を（ψ，Δ）
とおけば、図５に示すように反射光２６の偏光特性
（ψ′，Δ′）は、 ｔａｎψ′＝ｔａｎψ₀・ｔａｎψ〜１．０（ψ〜１０
°，Ｓｉ基板の時） Δ′＝Δ₀＋Δ〜２７０°（Δ＝１７０°、Ｓｉ基板の
時） となり、ほぼ円偏光となる。

【００４０】次に、円偏光２６は、ビーム・スプリッタ
ー６により反射光束１４と透過光束１５に分けられ、透
過光束１５から、検光子７によって図６に示すような方
向の２９と３０の成分のみを得、反射光束１４から、検
光子８によって図７に示すような方向３２、３３の成分
のみを得ることができる。ここで反射光束１４は、透過
光束１５は、ビーム・スプリッターの振幅、位相特性の
影響で一般には楕円偏光である。図６、図７における角
度をｙ軸基準に右回りを正として、θ_Aとすれば、 θ_A＝０°（符号２９） ９０°（符号３０） ４５°（符号３２） −４５°（符号３３）であり、 順に、センサ１２、センサ１１、センサ１０、センサ９
によって検出される。各出力Ｉ₀，Ｉ₉₀，Ｉ₄₅，Ｉ_-45と
以下記す。

【００４１】ここで、ビーム・スプリッター６の特性
を、

【００４２】

【外７】 とおき、さらに

【００４３】

【外８】 Δ_BR＝φ_RP−φ_RS とおけば各センサー９〜１２の出力は、

【００４４】

【外９】 （ここで、Ｋ² _A1〜Ｋ² _A4は、センサ１２、１１、１０、
９のゲイン感度×各検光子の透過率、Ｖ_eyは試料１３の
Ｓ方向の振幅反射率を表わす。）

【００４５】（Ａ）・（Ｂ）・（Ｃ）・（Ｄ）からψ、
Δについてとくと、

【００４６】

【外１０】

【００４７】従って、式（Ｅ）と（Ｆ）において、試料
入射前の特性＜ψ₀，Δ₀＞、ビーム・スプリッター特性
＜ψ_BT，ψ_BR，Δ_BR，｜Ｔ_S｜，｜Ｒ_S｜＞、各センサー
の感度×検光子透過率＜Ｋ² _A1〜Ｋ² _A4＞を入力しておけ
ば、センサ１２、１１、１０、９の出力Ｉ₀，Ｉ₉₀，Ｉ
₄₅，Ｉ_-45を測定する事により、試料１３の特性＜ψ，
Δ＞を測定する事ができる。

【００４８】次に図８〜図１３に第２の実施例を示す。
実施例１では図６、図７に示すように４方向の偏光成分
を検出していたが、本実施例では図９に示す如く３方向
のみの検出で、Δ，ψを求める。実施例１においても、
４方向の検出を行わなくてもいずれか３方向のみで計算
式を偏光する事により、Δ，ψは求まる。

【００４９】次に図１０〜図１１に第３の実施例を示
す。本実施例は第１実施例の変形であり、４方向の偏光
成分の検出を行っているが、ビーム・スプリッタ４１、
４２の２つで２回光路を分けた後、検光子４３、４４、
４５の３個を介して光検出器４６〜４９で４方向の検出
を行う。

【００５０】ここで検光子４４、４５は入射光軸のまわ
りに各々時計方向、反時計方向に４５°回転されてい
る。次に図１２〜図１３に、第４の実施例を示す。ビー
ム・スプリッタ５１の透過光束をビーム・スプリッタ５
２で２光路に分け、一方ビーム・スプリッタ５１による
反射光束をビーム・スプリッタ５３で２光路に分け、全
部で４光路に分割された光線を検光子５４〜５７で図１
３に示す如く全て異なる合計８個の偏光成分にして検出
器５８〜６５で測光する。ここで検光子５６、５７、５
８は入射光軸のまわりに各々４５°回転されている。本
実施例では多成分検出により精度向上をはかることがで
きる。なお第２、３、４の実施例ともに、Δ，ψの計算
式は全て異なるが、第１実施例に示したのと同様の手順
で求める事ができる。

【００５１】さて以上の実施例は検光子を回転変位して
光路中に固設したものであるが、図１４〜図１６に示す
如く偏光子を回転変位して光路中に固設しても良く、
又、図１７〜図１８に示す如く位相板を回転変位して光
路中に固設しても良い。即ち図１４で偏光子Ｐ₁，Ｐ₂の
内、偏光子Ｐ₁は入射光軸のまわりに４５°回転変位さ
れており半導体レーザ等の光源ＬＤ₁，ＬＤ₂は各々偏光
子Ｐ₁を透過、反射して図１５の偏光成分が維持され
る。又光源ＬＤ₃，ＬＤ₄は各々偏光子Ｐ₂を反射、透過
して図１６の偏光成分が維持される。

【００５２】時系列的に順次点滅される光源ＬＤ₁〜Ｌ
Ｄ₄からの光はビーム・スプリッターＢＳ，λ／４板Ｃ
を介し４種類の楕円偏光で試料に入射し、任意の方向に
固設された検光子Ａを介して単一の光検出器で略同時に
受光され、順次得られる光検出器の出力をＩ₀，Ｉ₉₀，
Ｉ₄₅，Ｉ_-45として検出する。

【００５３】次に図１７に示す実施例では偏光子Ｐ₁，
Ｐ₂は共に入射光軸のまわりに回転変位されず、替わり
にλ／４板Ｃ₁，Ｃ₂が位相を進ませる方向の軸を入射光
軸のまわりに各々θ₁，θ₂（θ₁とθ₂は異なる角度）回
転変位されている。

【００５４】そして図１４の実施例と同様に光源ＬＤ₁
〜ＬＤ₄からの光は図１８に示す偏光成分を有し、λ／
４板Ｃ₁，Ｃ₂，ビーム・スプリッターＢＳを介し４種類
の楕円偏光で試料に入射し、任意の方向に固設された検
光子Ａを介して単一の光検出器で略同時に受光され、順
次得られる光検出器の出力をＩ₀，Ｉ₉₀，Ｉ₄₅，Ｉ_-45と
して検出する。

【００５５】次に偏光解析方式の他に、特開昭６３−４
４１０６号公報、特開昭６２−２０１３０４号公報等に
知られる分光反射率方式若しくは特開昭５９−１０５５
０８号公報等に知られる白色干渉方式の膜厚測定系を併
せもつ実施例について図１９〜図２２を基に説明する。
この場合偏光解析方式としては図２３に示した如き従来
の回転型でも良く、又図１、図１４、図１７に示した固
定型でも良い。偏光解析方式の他に、分光反射率方式若
しくは白色干渉方式の膜厚測定系を併せもつ実施例によ
れば偏光解析方式単一の装置に比べ測定範囲が拡大す
る。即ち偏光解析方式で測定できない光路長に対し、分
光反射率方式若しくは白色干渉方式で測定できる。又、
同一被検部を測定する場合に測定スポットのより大きな
偏光解析方式と測定スポットのより小さな分光反射率方
式若しくは白色干渉方式とを切換えて測定することもで
きる。

【００５６】更には偏光解析方式の測定を行えば前述し
た通り試料の屈折率が実際に測定できるため、予め屈折
率を予想して求める従来例に比べ、該試料に対する分光
反射率方式若しくは白色干渉方式による光路長データか
ら偏光解説方式で求められた屈折率で割ることにより膜
厚を精度良く求めることもできる。

【００５７】又別々の装置を備える場合に比べ設置面積
を小さくでき、搬送系も共有できるという利点を備え
る。なお図２０、図２２はそれぞれ図１９、図２１の主
要部を示す。

【００５８】さて図１９の１０１は分光反射率方式に使
用する照明部、１０２は分光反射率方式及び偏光解析方
式の観察用に使用する対物レンズ、１０３は分光反射率
方式に使用する分光器、１０４は顕微鏡鏡筒、１０５、
１０６は分光反射率方式及び偏光解析方式の測定位置観
察用として用いるＴＶカメラとＴＶモニタ、１０７は偏
光解析方式の発光部、１０８は同じく受光部で１０７、
１０８の発光部、受光部は一体化して顕微鏡鏡筒と結合
している。１０９は分光反射率方式、偏光解析方式の機
器を駆動させるコントローラ、１１０は測定値から膜厚
計算を行い全システムを統括するコンピュータ部、１１
１は試料例えばシリコンウエハを自動搬送する搬送部、
１１２は試料である。測定を行う場合は、まず搬送部１
１１によって試料１１２が測定位置迄搬送され、その試
料上の膜厚の管理値が、数Åから数１００Åの場合は、
コンピュータ１１０からの指示により偏光解析方式にて
測定を行い１００Åから３０μｍの場合は、分光反射率
方式にて測定を行う。分光反射率方式により測定を行う
場合、その被測定膜厚が屈折率を測定できる膜厚の場合
（例えば、Ｓｉ基板上のＳｉＯ膜では５００Å程度以
上）測定信頼性を上げる為にあらかじめ偏光解析方式に
より屈折率を測定してからその測定屈折率を用いて分光
反射率方式の方法により測定する。また数千Åの時は分
光反射率方式から測定膜厚値Ｄ₁を求め、さらに偏光解
析方式により測定膜厚値Ｄ′_n（ｎ＝１，２，…ｉ…ｎ
−１，ｎ）がｎ個求まるまでＤ₁に近いＤ′_iを決定する
ことができる。

【００５９】図２１は他の実施例を示し、１０６、１０
７、１０８、１１０、１１２は前述したＴＶモニタ、発
光部、受光部、コンピュータ、試料をあらわしている。
１０９′は白色干渉方式と偏光解析方式の機器を駆動さ
せるコントローラ、１１３は白色干渉方式の光学部であ
る。光学部の中には観察用のＴＶカメラが含まれてお
り、偏光解析方式の観察にも使用する。

【００６０】図２２は偏光解析方式の測定系を示し、１
１３は光源、１１４は偏光子及び位相板、１１５は検光
子、１１６は光検出器である。本実施例では試料の搬送
部を除いているが、搬送部を加えたシステムも可能であ
る。

【００６１】測定を行うにあたっては、まず試料を測定
位置に置き、その試料上の膜厚の管理値が数Åから数１
００Åの場合はコンピュータ１１０からの指示により偏
光解析方式にて測定を行い、２μｍから３０μｍの場合
は白色干渉方式で測定を行う。白色干渉方式により測定
を行う場合、その被測定膜厚が屈折率を測定できる膜厚
の場合（例えば、Ｓｉ基板上のＳｉＯ膜では５００Å程
度以上）測定信頼性を上げる為に、あらかじめ偏光解析
方式により屈折率を測定してから、その測定屈折率を用
いて白色干渉方式により測定する。

【００６２】

【発明の効果】以上、本発明によれば簡便な偏光解析、
正確な膜厚測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数個の検光子を用いた本発明の第１の実施例
の図である。

【図２】偏光子を介した直線偏光を示す図である。

【図３】λ／２板を介した直線偏光を示す図である。

【図４】λ／４板を介した楕円偏光を示す図である。

【図５】試料を反射した円偏光を示す図である。

【図６】一方の検光子を介した偏光成分を示す図であ
る。

【図７】他方の検光子を介した偏光成分を示す図であ
る。

【図８】図１の実施例の変形例を示す図である。

【図９】図８の変形例の偏光成分を示す図である。

【図１０】図１の実施例の変形例を示す図である。

【図１１】図１０の変形例の偏光成分を示す図である。

【図１２】図１の実施例の変形例を示す図である。

【図１３】図１２の変形例の偏光成分を示す図である。

【図１４】複数個の偏光子を用いた本発明の第２の実施
例の図である。

【図１５】一方の偏光子を介した偏光成分を示す図であ
る。

【図１６】他方の偏光子を介した偏光成分を示す図であ
る。

【図１７】複数個の位相板を用いた本発明の第３の実施
例の図である。

【図１８】位相板に入射する偏光成分を示す図である。

【図１９】偏光解析方式の光路長測定系と分光反射率方
式の光路長測定系を併せ持つ実施例の図である。

【図２０】図１９の主要部概略図である。

【図２１】偏光解析方式の光路長測定系と白色干渉方式
の光路長測定系を併せ持つ実施例の図である。

【図２２】図２１の偏光解析方式の測定系の主要部概略
図である。

【図２３】従来例の図である。

【図２４】基板に薄膜のついた試料を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源 ３ 偏光子 ４ λ／２板 ５ λ／４板 ６ ビームスプリッタ ７，８ 検光子 ９，１０，１１，１２ 光電検出器 １０１ 分光反射率方式に使用する照明部 １０３ 分光器 １０５ ＴＶカメラ １０６ ＴＶモニタ １０７ 偏光解析方式の発光部 １０８ 偏光解析方式の受光部 １０９，１０９′ コントローラ １１１ 搬送部 １１２ 試料 １１３ 白色干渉方式の光学部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある偏光状態の光束を試料に入射させ該
   試料からの光束を複数の偏光方向で光検出し、若しくは
   複数の偏光状態の光束を試料に入射させ該試料からの光
   束をある偏光方向で光検出し、前記試料の偏光特性を解
   析する偏光解析方法であって、 偏光子、位相板、検光子の内の１つの素子を複数箇、少
   なくとも３つの異なる偏光状態を形成するように複数の
   光路内に固設したことを特徴とする偏光解析方法。
2. 【請求項２】 検光子を複数箇、少なくとも３つの異な
   る直線偏光を形成するように複数の光路内に固設し、少
   なくとも３つの異なる偏光方向に対応して光検出を同時
   に行う請求項１記載の偏光解析方法。
3. 【請求項３】 偏光若しくは位相板を複数箇、少なくと
   も３つの異なる楕円偏光を形成するように複数の光路内
   に固設し、対応する各光源を順次点灯し、検光子を介し
   てある偏光方向で順次光検出する請求項１記載の偏光解
   析方法。
4. 【請求項４】 ある偏光状態の光束を薄膜試料に入射さ
   せ該薄膜からの光束の偏光状態を検出する偏光解析方式
   により薄膜の光路長情報を測定する手段と、 分光反射率方式若しくは白色干渉方式により薄膜の光路
   長情報を測定する手段を有することを特徴とする薄膜測
   定装置。
5. 【請求項５】 前記偏光解析方式により検出される薄膜
   の屈折率、及び前記分光反射率方式若しくは白色干渉方
   式により検出される薄膜の光路長を基に薄膜の膜厚を演
   算する手段を備える請求項４記載の薄膜測定装置。
6. 【請求項６】 前記偏光解析方式により薄膜の光路長情
   報を測定する手段は、偏光子、位相板、検光子の内の１
   つの素子を複数箇、少なくとも３つの異なる偏光状態を
   形成するように複数の光路内に固設した請求項４記載の
   薄膜測定装置。
7. 【請求項７】 薄膜への入射光路に単一の光源、偏光子
   を備え且つ薄膜からの反射光路に光分割手段を備え、該
   光分割手段で分割された各光路に複数の検光子を固設
   し、該検光子を介して少なくとも３つの光検出器を有し
   異なる偏光方向に対応して前記少なくとも３つの光検出
   器で同時検出する請求項６記載の薄膜測定装置。
8. 【請求項８】 薄膜への入射光路に光分割手段を備え、
   該光分割手段で分割された光源側の各光路に複数の光
   源、複数の偏光子若しくは位相板を固設して少なくとも
   ３つの異なる楕円偏光を形成し、薄膜からの反射光路に
   ある単一の検光子、光検出器を介して異なる楕円偏光に
   対応して順次各光源を点灯して前記単一の光検出器で順
   次検出する請求項６記載の薄膜測定装置。
9. 【請求項９】 前記偏光解析方式により薄膜の光路長情
   報を測定する手段は、前記光束分割手段又は前記光検出
   器の特性を入力して薄膜の光路長情報を測定する請求項
   ７若しくは請求項８記載の薄膜測定装置。