(57)【要約】【課題】従来のエリプソメータにおける駆動部を無くし、小型で高速かつ高精度な偏光解析装置および分光偏光解析装置を実現する。【解決手段】主軸方向が異なる複数の偏光子を配列した偏光子アレイ１枚と、ＣＣＤなどの受光素子アレイとを組み合わせることによって「回転検光子型」の偏光解析装置を構成する。または、主軸方向が異なる複数の波長板を配列した波長板アレイ１枚と、主軸方向が一定の偏光子１枚を重なるように配置し、受光素子アレイと組み合わせることによって「回転位相子型」お偏光解析装置を構成する。これらの偏光解析装置と回折格子などの分散デバイスを組み合わせることによって、小型でシンプルな分光偏光解析装置を実現することが可能となる。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸方向の異なる複数の偏光子領域からなる偏光子アレイと複数の受光素子からなる受光素子アレイとの２つ光学素子によって構成され、前記の偏光子アレイの各偏光子領域を通過した光をそれぞれ個別に受光することができるように前記の受光素子アレイを配置したことを特徴とする偏光解析装置。
【請求項２】
請求項１記載の偏光解析装置において、前記の偏光子アレイが、面内方向にはそれぞれの領域毎に決まった特定の方向に繰り返される周期的な凹凸形状を有しており、かつ積層方向には各層の形状が周期的に繰り返されるような誘電体多層膜からなることを特徴とする偏光解析装置。
【請求項３】
透過光の直交する２つの偏光成分に与える位相差は一定で且つ主軸方向が異なる複数の波長板領域からなる波長板アレイと、主軸方向が一様な偏光子、および複数の受光素子からなる受光素子アレイとの３つの光学素子によって構成され、前記の波長板アレイを前面、前記の偏光子を後面として重なるように配置し、波長板アレイの特定の波長板領域と偏光子とを通過した光をそれぞれ個別に受光することができるように前記の受光素子アレイを配置したことを特徴とする偏光解析装置。
【請求項４】
請求項３記載の偏光解析装置において、前記の波長板アレイが、面内方向にはそれぞれの領域毎に決まった特定の方向に繰り返される周期的な凹凸形状を有しており、かつ積層方向には各層の形状が周期的に繰り返されるような誘電体多層膜からなることを特徴とする偏光解析装置。
【請求項５】
主軸方向が異なる複数の偏光子領域をストライプ状に配置した偏光子アレイを有する請求項１または請求項２に記載の偏光解析装置と、被測定光を波長または周波数成分ごとに分離する分散デバイスとを有し、被測定光が前記の分散デバイスによって前記の偏光子アレイの配列方向と直交する方向に分散された後に前記の偏光子アレイに入射されるように前記の分散デバイスと前記の偏光解析装置が配置され、前記の偏光子アレイを透過後の光強度分布を受光素子アレイで計測することにより、被測定光の偏光状態と波長との関係についての２次元情報を得ることを特徴とする分光偏光解析装置。
【請求項６】
主軸方向が異なる複数の波長板領域をストライプ状に配置した波長板アレイを有する請求項３または請求項４に記載の偏光解析装置と、被測定光を波長または周波数成分ごとに分離する分散デバイスとを有し、被測定光が前記の分散デバイスによって前記の波長板アレイの配列方向と直交する方向に分散された後に前記の波長板アレイに入射されるように前記の分散デバイスと前記の偏光解析装置が配置され、前記の波長板アレイと偏光子とを透過後の光強度分布を受光素子アレイで計測することにより、被測定光の偏光状態と波長との関係についての２次元情報を得ることを特徴とする分光偏光解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光の偏光解析装置に関するものであり、偏光解析により薄膜の光学定数および厚さを測定するエリプソメータとして応用できるものである。また、本発明により分光機能を併せ持つ偏光解析装置、つまり分光エリプソメータを実現することも可能となる。
【背景技術】
【０００２】
エリプソメトリは薄膜試料の特性を評価する手法として古くから知られており、薄膜試料の表面に斜上方から光を入射し、その反射光の偏光解析を行うことによって試料の膜厚および屈折率を求める手法である。つまりエリプソメトリでは、電界が入射面に平行な偏光成分（ｐ偏光）の反射率（Ｒｐ）と、電界が入射面に垂直な偏光成分（ｓ偏光）の反射率（Ｒｓ）の比を測定することになる。それぞれの偏光成分の反射率は一般には複素数であり、ρ＝Ｒｐ／Ｒｓ＝ｔａｎ（Ψ）×ｅｘｐ（ｊΔ）と表すことができる。ここで、ΨおよびΔはエリプソパラメータまたはエリプソメトリ角と呼ばれるものであり、薄膜試料からの反射光（被測定光）の振幅強度比と位相差、つまり反射光の偏光状態を表す量である。このρは薄膜の光学定数（屈折率）や膜厚によって変化する値であるため、測定によりΨとΔの値を知ることができれば、逆に光学定数（ｎ、ｋ）および膜厚（ｄ）の値を算出することが可能となる。
【０００３】
従来のエリプソメータでは、試料からの反射光の偏光解析を行う方法として、「消光法」「回転検光子法」「回転位相子法」「位相変調法」などのさまざまな方式が採用されてきた（非特許文献１、非特許文献２）。なかでも回転検光子法は最もシンプルな偏光解析方法であり、被測定光を回転する偏光子に入射させて、透過光強度の変化を測定する方法である。この場合、偏光子の主軸角度と透過光強度の関係が判れば被測定光の偏光状態を算出することが可能となる。このような回転検光子法は、装置構成がシンプルなことや波長依存性が少ないことなどの利点により現在でも多くの装置に採用されている。しかしながらこの方法は測定される偏光状態のΔ（ｐ偏波とｓ偏波の位相差）の正負、つまり右回り偏光か左回り偏光かの区別ができないという欠点があるだけでなく、回転機構や駆動部分が必須なため、装置の小型化や高精度化が難しい。
【０００４】
回転検光子法が偏光子１枚だけを使用する偏光解析方法であるのに対して、回転位相子法と消光法では偏光子と位相子（波長板）の２枚の素子を使用する偏光解析方法である。回転位相子法では回転する波長板（通常は１／４波長板）と固定の偏光子とを使用する。この方法では被測定光を波長板・偏光子の順に通し、波長板の回転に伴う透過光の強度変化を測定することによって被測定光の偏光状態を求めることができる。一方の消光法は使用する波長板と偏光子の両方が回転可能な方式であり、被測定光を波長板・偏光子の順に通し、それぞれの素子を回転させて完全に消光される点を探る。この場合は消光点での波長板と偏光子の主軸角度から、被測定光の偏光状態を知ることができる。以上のような回転位相子法と消光法には全ての偏光状態を漏れなく測定できるという利点があるが、装置構成が複雑になる、測定に時間が掛かるなどいった不都合も存在する。（位相変調法およびその他の方式についての説明は割愛する。）
【０００５】
従来のエリプソメータの駆動部をなくし、高精度かつ高速な偏光解析を実現するため、我々はこれまでに波長板アレイと偏光子アレイと受光素子アレイとを組み合わせる新しい偏光解析装置を提案してきた（特許文献１）。これらの提案は、従来の消光法および位相変調法のエリプソメータに相当するものであり、波長板の角度と偏光子の角度（または位相変調の位相差と偏光子の角度）についての情報を２次元データとして瞬時に測定することができるため、非常に高速な測定が可能となる。この新しい偏光解析装置は、フォトニック結晶技術を利用することによって小型で信頼性の高い装置を実現できるだけでなく、適切な偏光解析アルゴリズムの採用により、高精度な偏光解析が可能となる（特許文献２）。
【０００６】
一方、近年の半導体部品や光部品などのデバイス技術の進歩に伴い、薄膜の特性評価に要求される精度も年々厳しくなっており、インラインまたはオフラインの特性評価において分光エリプソの必要性が高まっている。分光エリプソメトリとは、試料によって反射された光の偏光状態（Ψ、Δ）の波長（λ）に対するスペクトルを測定することにより、薄膜試料の光学定数（ｎ、ｋ）と膜厚（ｄ）を高精度に求める手法である。一般に、単一波長のエリプソメトリで測定される偏光情報がΨとΔの２つだけであるのに対し、分光エリプソでは波長に対する情報を利用することができるため、３つのパラメータ（ｎ、ｋ、ｄ）の値を高い精度で求めることが可能となる。測定されるΨやΔについてのスペクトルは、光学モデルにより正確に予測できるため、分光エリプソは未知の材料の評価や多層膜の評価などにおいて非常に有効な手段である。
【０００７】
しかし従来の分光エリプソメータは、前述の回転検光子法や位相変調法などのエリプソメータと分光器（モノクロメータ）を組み合わせた構成であったため、非常に大型で高価な装置であった。さらに、分光器を用いて被測定光の波長を少しずつ変化させながら、それぞれの波長毎に偏光状態を測定しなくてはならなかったため、測定に多大な時間を要した。そこで本発明では、これまでに提案してきたアレイ型の偏光解析装置の概念を発展させ、偏光解析装置の新しい構成を提案すると同時に、小型で高精度かつ高速な分光エリプソメータの実現方法を提案する。
【特許文献１】特願２００３−４１１７８６号
【特許文献２】特願２００３−４０７４８５号
【特許文献３】特開平１０−３３５７５８号公報
【特許文献４】特開２００１−８３３２１号公報
【非特許文献１】応用物理ハンドブック，応用物理学会編（丸善），ｐｐ．２０−２２，１９９０年．
【非特許文献２】分光エリプソメトリー，藤原裕之著（丸善），ｐｐ．７７−９８，２００３年．
【非特許文献３】光導波路、川上彰二郎著（朝倉書店），ｐｐ１２６−１３３，１９８０年．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
既に述べたように、従来のエリプソメータおよび分光エリプソメータは、駆動部が必要で複雑な構成となってしまうため、（１）装置が大きい、（２）高価、（３）測定時間が長い、（４）信頼性に欠ける、などの問題があった。本発明ではアレイ化の技術を用いることによってこれらの問題を解決し、駆動部がなく、高速測定が可能であり、小型で且つ信頼性の高い偏光解析装置またはエリプソメータを安価に実現する手段を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
主軸方向が違う複数の偏光子領域を配列した偏光子アレイと受光素子アレイとの２つの光学部品を組み合わせることによって、または主軸方向が違う複数の波長板領域を配列した波長板アレイと主軸方向が一定の偏光子と受光素子アレイとの３つの光学部品を組み合わせることによって、回転検光子型および回転位相子型の偏光解析装置を構成する。これらの偏光解析装置は、偏光子や波長板の主軸角度と光の透過強度との関係を瞬時に求められるため、従来の装置と比較して測定時間の大幅な短縮が可能である。また、部品点数の削減や駆動部の省略が可能なため、小型で信頼性の高い装置が実現できる。さらに、これらの偏光解析装置と回折格子などの分散デバイスを組み合わせることにより、偏光状態のスペクトルを２次元データとして瞬時に読み取れるような分光偏光解析装置（分光エリプソメータ）を実現できる。
【００１０】
本発明の偏光解析装置で使用される偏光子アレイや波長板アレイは、自己クローニング型フォトニック結晶技術（特許文献３）を採用することにより、小型かつ高精度に作製することが可能である。自己クローニング型フォトニック結晶は、図１に示すように、周期的な溝列を形成した透明材料基板１０１上に透明な高屈折率媒質１０２と低屈折率媒質１０３とを界面の形状を保存しながら交互に積層させることによって作製されるものである。各層の形状は一定の方向（図ではｘ方向）に周期性を持つが、それと直行する方向（ｙ方向）には一様であっても良いしｘ軸方向より大きい長さの周期的または非周期的な構造を有していても構わない。凹凸形状を維持しながら多層の成膜を行うためには、スパッタデポジションとバイアススパッタリングを最適な条件で組み合わせることが重要である。このようにして、微細な屈折率周期構造（フォトニック結晶）を再現性良く、高い均一性で、工業的に作製することができる。
【００１１】
図１のような自己クローニング型フォトニック結晶に対して垂直（±ｚ方向）に光を入射した場合、周期構造体の内部には、溝列に平行な方向に電場を持つ成分（ＴＥモード）と、直交する方向に電場を持つ成分（ＴＭモード）の光が励起される。それぞれのモードの伝搬定数は、周期構造を構成する材料の屈折率、凹凸の周期、積層周期などによって広い範囲で選ぶことができる。例として、高屈折率材料にＳｉ、低屈折率材料にＳｉＯ２を用いて作成した自己クローニング型フォトニック結晶の分散曲線を図２に示す。縦軸は光の振動数を積層周期Ｌｚで規格化した値、横軸は１周期を伝搬したときの位相変化量ｋｚＬｚをπで規格化した値である。このようなフォトニック結晶は、周波数領域２０１においては、ＴＥ波が遮断域となるため、ＴＭ波のみが透過する偏光分離素子（偏光子）として動作する（特許文献３）。周波数領域２０２では、逆にＴＭ波が遮断域となるため、ＴＥ波のみが透過する偏光子となる。また、周波数領域２０３では、どちらのモードについても伝搬域であるが、それぞれの伝搬定数が異なるため、２つの偏波に位相差を与える波長板として動作することになる。位相差が最適になるように設計することにより、１／４波長板や１／２波長板を製作することができる。
【００１２】
以上のようなフォトニック結晶偏光子やフォトニック結晶波長板においては、デバイスの主軸方向は凹凸周期パターンの方向、つまり基板上の溝の方向によって決定される。基板の周期パターンは通常のフォトリソプロセスによって作製できるため、１枚の基板上に複数の領域を設け、それぞれの領域ごとに溝の方向を変えることも容易である。つまり、フォトニック結晶の特性（この場合は主軸方向）を領域毎に変えることができるのである。これをマルチパターンフォトニック結晶と呼ぶ。本発明の偏光解析装置で使用される波長板アレイや偏光子アレイは、マルチパターンフォトニック結晶の技術を用いることにより容易に形成することができる。
【００１３】
偏光子アレイおよび波長板アレイを用いることによって実現される本発明の偏光解析装置について、以下で簡単に説明する。
【００１４】
請求項１に関する偏光解析装置は、主軸方向が異なる複数の偏光子領域からなる偏光子アレイの後方に、それぞれの偏光子領域を透過した光の強度を個別に測定できるような受光素子アレイを配置したことを特徴とするものである。偏光子の主軸角度と通過光強度の関係を受光素子アレイによって瞬時に計測できるため、非常に高速な偏光解析が可能となる。これは従来の回転検光子型の偏光解析装置相当するものである。
【００１５】
請求項２に関する偏光解析装置は、請求項１の偏光解析装置において使用される偏光子アレイが、面内方向にはそれぞれの領域毎に決まった特定の方向に繰り返される周期的な凹凸形状を有しており、かつ積層方向には各層の形状が周期的に繰り返されるような誘電体多層膜、つまり自己クローニング型フォトニック結晶からなることを特徴とするものである。フォトニック結晶を利用することにより、各偏光子領域の主軸角度を厳密に制御できるため、小型で高精度な偏光解析装置を実現できる。
【００１６】
請求項３に関する偏光解析装置は、主軸方向が異なる複数の波長板領域からなる波長板アレイ（理想的には１／４波長板アレイ）と、透過する偏波の方向が一様な偏光子とを、波長板アレイが前面、偏光子が後面となるように配置し、その後方に受光素子アレイを配置したことを特徴とするものである。波長板の主軸角度と透過光強度の関係を受光素子アレイによって瞬時に測定できるため、非常に高速な偏光解析が可能となる。これは従来の回転位相子型の偏光解析装置に相当するものである。
【００１７】
請求項４に関する偏光解析装置は、請求項３記載の偏光解析装置において使用される波長板アレイが、面内方向にはそれぞれの領域毎に決まった特定の方向に繰り返される周期的な凹凸形状を有しており、かつ積層方向には各層の形状が周期的に繰り返されるような誘電体多層膜、つまり自己クローニング型フォトニック結晶からなることを特徴とするものである。フォトニック結晶を利用することにより、小型で高精度な波長板アレイを実現できる。一方の偏光子については、フォトニック結晶を利用したものであっても良いし、金属微粒子分散ガラスや有機フィルム等の従来の技術を利用したものであっても良い。
【００１８】
請求項５に関する偏光解析装置は、主軸方向が異なる複数の細長い偏光子領域をストライプ状に配置した偏光子アレイを有する請求項１または請求項２に記載の偏光解析装置と、入射光を波長または周波数成分ごとに分離する分散デバイスを組み合わせたことを特徴とするものである。被測定光は分散デバイスによって偏光子アレイの配列方向と直交する方向に分散された後、偏光子アレイに入射される。偏光子アレイを透過後の光強度を受光素子アレイで一括して計測することにより、偏光状態と波長についての２次元情報を得ることができるため、高速な分光エリプソ解析が可能となる。
【００１９】
請求項６に関する偏光解析装置は、主軸方向が異なる複数の細長い波長板領域をストライプ状に配置した波長板アレイを有する請求項３または請求項４に記載の偏光解析装置と、入射光を波長または周波数成分ごとに分離する分散デバイスを組み合わせたことを特徴とするものである。被測定光は分散デバイスによって波長板アレイの配列方向と直交する方向に分散された後、波長板アレイに入射される。波長板アレイの各領域と一様な偏光子とを透過後の光強度を受光素子アレイで一括に計測することにより、偏光状態と波長についての２次元情報を得ることができるため、高速な分光エリプソ解析が可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の構成により、小型で駆動部が無い偏光解析装置および分光偏光解析装置を実現できる。また、それぞれの構成部品は小型であり、位置調整も容易であることから、低コストで信頼性の高い製品の実現が期待できる。特に、本発明により実現できるエリプソメータおよび分光エリプソメータは、被測定光の偏光状態（Ψ、Δ）と波長（λ）の関係、すなわち薄膜試料の光学定数（ｎ、ｋ）と膜厚（ｄ）とを精度良く求めることができるため、半導体や光学部品などの製造現場において新しい利用方法が可能となる。従来の高価で大型なエリプソメータはオフラインでの使用が前提となっていたが、本発明により例えば、薄膜製造装置の内部に小型の測定装置を設置してプロセス中にオンラインで測定することも可能になる。以上のように本発明の偏光解析装置は、薄膜製造装置の制御あるいは薄膜製品の品質管理に適しており、従来の装置を置き換えるだけでなく、エリプソメータの新しい利用方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の詳細について説明する前に、光の偏光状態の数学的表現について説明する。光は電磁波、つまり「横波」であり、進行方向に垂直な電界成分を持つ。電界方向には２つの自由度が存在し、図３（ａ）に示したように、２つの成分がそれぞれ違う位相で伝搬する。したがって光を計測した場合、電界ベクトルは一般的には図３（ｂ）に示したような楕円軌道を描くことになる。電界の垂直成分と水平成分の振幅をそれぞれ、Ａｘ、Ａｙとおいた場合、各周波数ωでｚ方向に進行する光の偏光状態は図３（ｃ）の式３０１のように表現することができる。ここで、φｘ、φｙはそれぞれの偏光成分の位相を、ｋは光の伝搬定数を表す値である。このときエリプソメトリで測定されるパラメータ（Ψ、Δ）は、各成分の振幅と位相の値を用いて式３０２のように表すことができる。つまり、被測定光のＡｘとＡｙ（またはΨ）およびΔの値が求められれば、偏光状態が特定できるわけである。
【００２２】
光の偏光状態の表現方法として、Ｓパラメータとポアンカレ球を用いる方法も良く知られている。これは、光の偏光状態をＳ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ０の４つのパラメータで表し、半径＝Ｓ０の球面上の点として表現する方法である。ポアンカレ球では球面上の座標と偏光状態が１対１に対応するため、偏光状態についてイメージを掴み易いという利点がある。例えば、先ほどの図３（ｂ）の楕円偏光（主軸角度をγ、楕円率角をηとする）をポアンカレ球で表現すれは、図４（ａ）に示したように、経度２γ、緯度２ηの地点となる。それぞれのＳパラメータは、２つの偏光成分の振幅（Ａｘ、Ａｙ）と位相（Δ）の値を用いて、図４（ｂ）の式５０１のように表すことができる。また、Ｓ０とＳ１、Ｓ２、Ｓ３の間には式５０２の関係がある。
【００２３】
もう１つの偏光状態の表現方法として、楕円偏光の楕円率（ε）と、長軸の傾き角度（γ）を用いる方法について説明する。この方法は偏光状態の表現方法として必ずしも一般的な手法ではないが、本発明の偏光解析手法を理論的に計算する場合にわかり易い方法である。図５（ａ）に示したように、電界ベクトルが描く楕円の長軸と短軸の長さの比を１：εとし、長軸の傾きをγとする。εは−１から１の間の値を持ち、右回り偏光では正の値、左回り偏光では負の値となる。一方、γは−９０°から９０°の間の値である。このγとεの関係を、既に説明したＡｘ、ＡｙとΔ、およびΨとΔを用いて表現すると、図５（ｂ）の式６０１のようになる。（ただし、式６０１では比例係数は省いた。）
【００２４】
以下では、以上の３通りの方法を用いて本発明の偏光解析装置を説明する。ここで重要な点は、これらの偏光状態の表現方法はそれぞれ独立ではなく、すべて１対１に対応しており、どの方法を用いても同じ結果が導かれるという点である。
【００２５】
まず、請求項１および請求項２で示した「回転検光子型」の偏光解析装置の構成を図６に示す。偏光子アレイ７０１は主軸角度を少しずつ変化させたＮ個（Ｎは２以上の整数）の偏光子領域を配列したものであり、それぞれの偏光子領域の偏波消光比は十分に高いものとする。図の偏光子アレイは、各偏光子領域が全て同じ形状であり、それぞれの主軸角度を基準軸（ｘ軸方向）に対して０°から１８０°まで徐々に変化させて、横方向（ｙ軸方向）に配列してあるが、基準軸の選び方、主軸角度の範囲、各偏光子の形状および配列位置はいずれも任意である。このような偏光子アレイの後方に受光素子アレイ７０２を配置する。こうすることにより偏光子アレイのそれぞれの偏光子領域を透過した光の強度を、受光素子アレイによって一括して測定することが可能となる。偏光子アレイ７０１は受光素子アレイ７０２に直接貼り合わせても良いし、リレーレンズを用いて偏光子アレイを通過した光を受光素子アレイに結像させても良い。
【００２６】
図６のような偏光解析装置を実現するためには、小型の偏光子アレイが必須となる。また高精度な偏光解析を行うためには、それぞれの偏光子領域の主軸角度を正確に把握する必要がある。しかしながら、従来の偏光子はひとつひとつが独立の部品であったため、各偏光子の角度を厳密に管理することや、複数の素子を並べて小型のアレイを実現することは困難であった。これに対し、自己クローニングフォトニック結晶を利用すれば、基盤上に形成する溝の方向によって偏光子の主軸角度を厳密に制御できるだけでなく、マルチパターン技術によって１つの基板内に特性（この場合は主軸角度）の違う領域を複数作り込むことも容易である。したがって、フォトニック結晶技術により、本発明で使用する偏光子アレイを小型かつ高精度に製作することができる（請求項２）。
【００２７】
この「回転検光子型」の偏光解析装置に被測定光を入射させた場合に、受光素子アレイで観測される光強度分布について説明する。ただし、ここでは偏光子アレイや受光素子アレイは十分に小型であり、したがって被測定光はアレイに均一な強度で照射されるものとする。被測定光の偏光状態を２つの電界成分の振幅（Ａｘ、Ａｙ）と位相差（Δ）によって表す場合、主軸角度φの検光子（偏光子）を透過した光の偏光状態（ジョーンズベクトルｕ）は図７の式８０１のように記述できる。従って、受光素子アレイで計測される光強度分布Ｉは、式８０２のように求めることができる。式８０２をＳパラメータ（式５０１）を用いて書き直し、さらに被測定光の強度で規格化すると、光強度分布Ｉは結局式８０３のようになる。式８０２および式８０３から、受光素子アレイで観測される光強度分布は、被測定光の偏光状態と偏光子の角度の関数として表されることがわかる。従って、受光素子アレイで観測される一次元の光強度分布を解析することにより、逆に被測定光の偏光状態を特定できるのである。
【００２８】
一方、被測定光の偏光状態を楕円率（ε）と傾き（γ）で表す場合は、主軸角度φの偏光子を透過後の光の偏光状態は図８の式９０１のように記述でき、受光素子アレイで観測される光強度Ｉは式９０２のように求めることができる（簡単のため、２φ＝Φと置き換えた）。式９０２を被測定光の強度で規格化すると式９０３が得られる。式９０３より、受光素子アレイで観測される光強度分布は、被測定光の偏光状態と偏光子の主軸角度との関数として表されることがわかる。またこの式が意味するのは、回転検光子型の偏光解析装置において観測される一次元の光強度分布は、ＤＣ成分と一つの周波数成分のみで表現できるということである。したがって例えば、受光素子アレイで観測される光強度分布をフーリエ解析し、Φの一次の周波数成分について振幅と位相の値を求めることができれば、ε（正確にはεの２乗）とγの値、つまり被測定光の偏光状態を知ることができることになる。
【００２９】
既に述べたように、このような「回転検光子型」の偏光解析装置では、Δについて正負の区別ができない。つまり式８０３では、観測される光強度分布から求められるのは、Ｓ１とＳ２の値であり、Ｓ３の値は式５０２（この場合はＳ０＝１）を用いて計算することになる。従って、Ｓ３の正負は知ることができない。同様に式９０３では、求められるのはγとεの２乗の値であり、εの正負は判別できない。このように、回転検光子型の偏光解析装置は、被測定光の右回りと左回りの区別ができないという欠点がある。しかしながら既に述べたように、この回転検光子型の偏光解析装置は、部品点数が少なく構成がシンプルであることや、波長依存性が小さく比較的高精度な測定が可能なことなどの利点を持っている。
【００３０】
次に、請求項３および請求項４で示した「回転位相子型」の偏光解析装置について図９を用いて説明する。波長板アレイ１００１は主軸角度を少しずつ変化させたＮ個（Ｎは２以上の整数）の波長板（理想的には１／４波長板）領域を配列したものである。図の波長板アレイは、各波長板領域を全て同じ形状であり、それぞれの主軸角度を基準軸（ｘ軸方向）に対して０°から１８０°まで徐々に変化させて、横方向（ｙ軸方向）に配列してあるが、基準軸の取り方、主軸角度の範囲，各波長板領域の形状および配列位置はいずれも任意である。このような波長板アレイの後方に、主軸方向が一様な偏光子１００２を配置し、さらに後方に受光素子アレイ１００３を配置する。このとき偏光子の主軸角度は任意である。このような構成では、波長板アレイと偏光子を透過した光の強度を、受光素子アレイによって一括して測定することが可能となる。波長板アレイ１００１と偏光子１００２は貼り合わせて一体化させても良いし、リレーレンズを挿入して波長板アレイ通過後の光を偏光子へ結像させても良い。同様に偏光子１００２と受光素子アレイも、張り合わせて一体化しても良いし、偏光子を通過した光を受光素子アレイに結像させても良い。
【００３１】
図９のような偏光解析装置には、各領域の主軸角度が正確に管理された小型の波長板アレイが必須である。しかしながら、従来の偏光子はやはり各々が独立の部品であったため、各偏光子の角度を厳密に管理しつつ、複数の素子を並べて小型のアレイを実現することは困難であった。これに対して、自己クローニングフォトニック結晶を利用すれば、既に説明したように、各波長板の主軸角度を厳密に制御することや、マルチパターン技術によって主軸角度の違う複数の波長板を同一基板上に製作することが容易にできるため、小型かつ高精度な波長板アレイを製作することができる（請求項４）。一方、「回転位相子型」の偏光解析装置では、主軸方向が一様な偏光子も必要である。この偏光子としては、金属微粒子分散ガラスや有機フィルムなどの従来から存在する偏光子を用いても良いし、フォトニック結晶偏光子を用いてもよい。偏光子にフォトニック結晶を利用する場合は、プロセスの工夫により、１枚の基板に偏光子と波長板アレイを順に積層させることや（実施例３）、基盤の両面にそれぞれ波長板アレイと偏光子を作製することも可能である（実施例４）。
【００３２】
この「回転位相子型」の偏光解析装置に被測定光を入射させた場合に、受光素子アレイで観測される光強度分布について説明する。被測定光の偏光状態を２つの電界成分の振幅（Ａｘ、Ａｙ）と位相差（Δ）によって表す場合、主軸角度θの波長板と偏光子を透過した光のジョーンズベクトル（ｕ）は図１０の式１１０１のように記述できる。但しここでは簡単のために、波長板アレイの位相差は１／４波長（つまりπ／２ラジラン）とし、偏光子の主軸角度は０°とした。このとき、受光素子アレイで計測される光強度Ｉは、式１１０２のように求めることができる。式１１０２をＳパラメータ（式５０１）を用いて書き直し、さらに被測定光の強度で規格化すると、Ｉは結局式１１０３のようになる。このことから、受光素子アレイで観測される光強度分布は、被測定光の偏光状態と波長板の角度の関数として表されることがわかる。従って、受光素子アレイで観測される一次元の光強度分布を解析することにより、逆に被測定光の偏光状態を特定できることがわかる。
【００３３】
上記の議論をより一般化して、波長板アレイの各波長板の位相差をα、偏光子の主軸角度をφとおいた場合について考える。被測定光の偏光状態を楕円率（ε）と傾き（γ）で表す場合、主軸角度θの波長板（位相差：α）と主軸角度φの偏光子を透過後の光の偏光状態は図１１の式１２０１のように表せる。これより、受光素子アレイで観測される光強度Ｉ（規格化後）は、式１２０２のようになる。（ただし、２φ＝Φ、２θ＝Θと置き換えた。）この場合も、受光素子アレイで観測される光強度分布は、被測定光の偏光状態と波長板の主軸角度との関数として表される。ここで、Φおよびαは装置によって決まる定数であるため、観測される光強度Ｉは結局、ＤＣ成分と２つの周波数成分で表現できることがわかる。したがって例えば、受光素子アレイで観測される一次元の光強度分布をフーリエ変換し、ＤＣ成分の大きさと２つの周波数成分（Ｘ、Ｙ）の振幅と位相の値を求めることができれば、εとγの値、つまり被測定光の偏光状態を知ることができる。
【００３４】
先の「回転検光子型」の偏光解析装置では右回りと左回りの区別ができなかったのに対し、「回転位相子型」の偏光解析装置では全ての偏光状態の判別が可能である。つまり、式１１０３や式１２０２からわかるように、受光素子アレイで観測される一次元の光強度分布からすべてのＳパラメータの値、またはεとγの値を完全に求められることがわかる。また、一般的に波長板の位相差（リターデーション）は波長依存性を持つため、「回転位相子型」の偏光解析装置では位相差の補正が必要になる。これについても本発明の偏光解析装置では、観測される強度分布から式１２０２を利用して、波長板の位相差の値（α）を数学的に求めることができる。具体的には、観測される一次元の光強度分布をフーリエ解析し、式１２０２で表される各周波数成分の振幅と位相の値を求めることにより、波長板の位相差（α）の値を求め、自己補正することが可能である。
【００３５】
ここまでに述べてきた偏光解析装置では、被測定光がレーザなどの単色光であるか、または被測定光の偏光状態に波長依存性がない場合を前提としていた。しかしながら、実際のエリプソメトリでは、薄膜からの反射光の偏光状態は波長に大きく依存することが知られている。この偏光状態の波長依存性を利用して、薄膜の光学定数や膜厚を正確に求める手法が分光エリプソメトリである。近年の半導体デバイス技術や光デバイス技術の進歩に伴い、各種の薄膜形成に要求される精度は年々厳しくなっており、製品開発や品質管理の現場においても、分光エリプソメトリの必要性は高まっている。
【００３６】
本発明の偏光解析装置において受光素子アレイで観測される光強度分布は、偏光子または波長板の主軸角度についての一次元情報である。したがって、これまでに述べた偏光解析装置の偏光子アレイおよび波長板アレイの形状と配列を工夫して、何らかの分散デバイスと組み合わせることができれば、例えば偏光情報と波長情報をそれぞれ縦軸・横軸の２次元情報として受光素子アレイで一括して測定することができるような分光エリプソメータを実現することも可能となる。以下に、「回転検光子型」と「回転位相子型」のそれぞれの偏光解析装置について、分光エリプソメータの構成を説明する。
【００３７】
まず、請求項５で示した「回転検光子型」の分光偏光解析装置の構成例を図１２に示す。偏光子アレイ１３０１は、主軸角度の違う複数の偏光子領域を１列（ストライプ状）に配列したものである。偏光子アレイの各偏光子領域のサイズや主軸角度の範囲および配列順は任意であるが、各領域は図のように決められた方向に一列に配置されていなくてはならない。このような偏光子アレイの後方に受光素子アレイ１３０２に配置されており、それぞれの偏光子を透過した光強度を一括して測定できる構成となっている。この場合、被測定光として白色光（スペクトル幅の広い光）を用いる。被測定光は回折格子１３０３で分散を受け、波長毎に偏光子アレイ１３０１の所定の位置へ到達する。このとき、回折格子１３０３による波長の分散方向と、偏光子アレイ１３０１の配列方向が直交するように、各素子を配置することが重要である。以上のような構成により、受光素子アレイでは、被測定光の偏光情報と波長情報を２次元データとして、瞬時に計測することが可能となる。
【００３８】
図１２のような分光偏光解析装置で観測される光強度分布は、既に説明した式８０３や式９０３で与えられる光強度分布を波長毎に並べたものとなる。つまり、偏光子アレイの配列方向（ｘ軸方向）には特定の波長における偏光状態を示す強度分布が得られ、それと直交する方向（ｙ軸方向）には偏光状態のスペクトルが得られることになる。光源の波長範囲、つまり測定するスペクトルの範囲は、対象とする試料によって最適なものを選べばよい。
【００３９】
次に、請求項６で示した「回転位相子型」の分光偏光解析装置の構成例と図１３に示す。波長板アレイ１４０１は、主軸角度の違う複数の波長板（理想的には１／４波長板）領域を１列（ストライプ状）に配列したものである。波長板アレイの各波長板領域のサイズや主軸角度の範囲および配列順は任意であるが、各領域は図のように決められた方向に一列に配列されていなくてはならない。このような波長板アレイと、主軸方向が一定な偏光子１４０２が重なるように配置され、その後方に受光素子アレイ１４０３が配置されている。従って受光素子アレイでは、それぞれの波長板と偏光子を共に通過した光の強度分布を一括して測定することができる。被測定光は白色光であり、回折格子１４０４で分散を受けてから、波長成分ごとに波長板アレイ１４０１の特定の領域に到達する。このとき、回折格子１４０４による波長分散の方向と、波長板アレイ１３０１の配列方向が直交するように、各素子を配列することが重要である。以上のような構成により、受光素子アレイでは、被測定光の偏光情報と波長情報を２次元データとして、瞬時に測定することが可能となる。
【００４０】
図１３のような分光偏光解析装置で観測される光強度分布は、既に説明した式１１０３や式１２０２で与えられる光強度分布を波長毎に並べたものとなる。つまり、波長板アレイの配列方向（ｘ軸方向）には特定の波長における偏光状態を示す強度分布が得られ、それと直交する方向（ｙ軸方向）には偏光状態のスペクトルが得られることになる。光源の波長範囲、つまり測定するスペクトルの範囲は、対象とする試料によって最適なものを選べばよい。
【００４１】
分光エリプソメトリで計測される、偏光状態（Ψ、Δ）と波長（または光エネルギー）との関係（スペクトル）は、例えは図１４（ａ）のような光学モデルを立てることによって理論的に求めることができる。この例では、基板１５０１上に第１薄膜層１５０２と第２薄膜層１５０３、第３薄膜層１４０４が成膜されており、表面に角度ξで光が入射している。このような場合に試料から反射された光の偏光状態は、例えばＦ行列計算（非特許文献３）などによって正確に求めることが可能である。計算によって得られるΨとΔのスペクトルの例（イメージ図）を図１４（ｂ）に示す。これを利用して、実験で得られるスペクトルと理論値とを比較・解析することにより、試料表面の各薄膜層の光学定数や膜厚を正確に求めることが出来るのである（非特許文献２）。
【実施例】
【００４２】
（実施例１）
分光エリプソメトリにおいては、薄膜試料の光学定数や膜厚さらには表面粗さなどを高精度に評価するために、測定を行う波長範囲は一般的に広いほうが望ましい。例えば従来の分光エリプソ装置では、可視光から赤外光まで、あるいは紫外光から赤外光まで、といった広い波長範囲にわたる偏光解析が可能となっているものが多い。一方、自己クローニング型フォトニック結晶偏光子やフォトニック結晶波長板の透過波長帯域は、これまでのところ数百ｎｍ程度が限界であり、それほど広いとは言えない。したがって、フォトニック結晶偏光子アレイやフォトニック結晶波長板アレイを使用する本発明の分光偏光解析装置についても、使用可能な波長帯域に制限があることになる。
【００４３】
フォトニック結晶における上記の問題を解決し、広い波長帯域での偏光解析を可能とする「回転検光子型」の偏光解析装置の構成例を図１５に示す。偏光子アレイ１６０１は、主軸角度が少しずつ違う複数の領域をｘ軸方向に配列するだけでなく、透過波長帯域の違う複数の領域をｙ軸方向に配列することによって構成されている。例えば、図の偏光子アレイ１６０１は、紫外（ＵＶ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、赤外（ＩＲ）の各波長域に対応した５つの偏光子アレイを一体化したものである。このような偏光子アレイと受光素子アレイ１６０２を組み合わせることにより、広い波長範囲にわたる偏光情報の取得が可能となる。フォトニック結晶偏光子の透過波長帯域は、基板の凹凸パターンの制御によって任意に設計できるため、図のような偏光子アレイもそれほど困難なく製作可能である。波長範囲（光源）は、測定したい試料によって最適に選べばよい。
【００４４】
（実施例２）
「回転位相子型」の偏光解析装置について、広い波長帯域での偏光解析を可能とする構成例を図１６に示す。波長板アレイ１７０１は、主軸角度が少しずつ違う複数の領域をｘ軸方向に配列するだけでなく、透過波長帯域の違う領域をｙ軸方向に配列することによって構成されている。先ほどの例と同様に、波長板アレイ１７０１は、紫外（ＵＶ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、赤外（ＩＲ）の各波長域に対応した５つの波長板アレイを一体化したものであるとする。もう１つの偏光子１７０２についても、必要であれば領域毎に透過波長帯域を変えればよい。このような波長板アレイと偏光子および受光素子アレイ１７０３を組み合わせることにより、広い波長範囲にわたる偏光情報の取得が可能となる。フォトニック結晶波長板の透過波長帯域は、基板の凹凸パターンの制御によって任意に設計できるため、図のような偏光子アレイもそれほど困難なく製作可能である。また、必要な波長範囲は試料に依存するため、光源やアレイの波長分割数は想定される試料に最適なものを選べばよい。
【００４５】
（実施例３）
本発明の「回転位相子型」の偏光解析装置について、波長板アレイと偏光子アレイとを共にフォトニック結晶によって作成し、一体化した例を図１７に示す。基板１８０１上にまずフォトニック結晶偏光子１８０３を積層させる。このとき、その最終層をやや厚めに堆積させることにより、表面の凹凸を平坦化させることができる。もちろん表面を研磨するなどの機械的手段を用いても良い。その後、表面に波長板アレイ用の凹凸パターンを再度形成し、フォトニック結晶波長板アレイ層１８０２を積層させることによって、２つの光学素子を一体化することが出来る。この偏光子一体型波長板アレイと受光素子アレイ１８０４を組み合わせることによって小型の偏光解析装置を実現することができる。
【００４６】
（実施例４）
本発明の「回転位相子型」の偏光解析装置について、波長板アレイと偏光子アレイを一体化させるもう１つの例を図１８に示す。この例では、基板１９０１の両面にそれぞれ偏光子層１９０３と波長板アレイ層１９０２を積層させることによって、一体化を実現している。パターンの位置合わせのためには、基板１９０１にＳｉＯ２などの透明基板を用い、位置合わせ用のマーカーを付けておけばよい。この偏光子一体型波長板アレイと受光素子アレイ１９０４と組み合わせることによって、小型の偏光解析装置を実現できる。
【００４７】
（実施例５）
本発明の「回転位相子型」の偏光解析装置では、波長板アレイと偏光子との２つの平面デバイスを使用するため、両者の間における光の多重反射が問題になることがある。この問題を解決する方法として、波長板アレイと偏光子の間に吸収体を挿入した例を図１９に示す。図１９は波長板アレイ２００１と偏光子２００２、受光素子アレイ２００３、および吸収体２００４の断面を示した。これらの素子を貼り合わせたり、損失を有する基板の両面に各素子を作製したりすることによって一体化した場合も同様である。このような構成では、光の透過強度そのものが弱くなってしまうが、被測定光の強度はふつう光検出器の感度と比較して十分に強いと考えられるため、実用上の問題はない。偏光子２００２で反射された光は、吸収層２００４内を伝播するうちに吸収され次第に弱くなるため、再び反射されて検出器へ到達する成分を十分に小さくすることができる。
【００４８】
（実施例６）
本発明の「回転位相子型」の偏光解析装置において、波長板アレイと偏光子との間における光の多重反射を低減するもう１つの構成例を図２０に示す。図２０では波長板アレイ２１０１を、偏光子２１０２に対して若干傾けて配置してある。このような構成では、偏光子２１０２で反射された光が波長板アレイ２１０１で再び反射を受ける場合、反射光の進路が変わるため、多重反射を抑圧することが可能となり、受光素子アレイ２１０３で雑音の少ない信号を得ることができる。
【００４９】
（実施例７）
本発明の偏光解析装置とレーザ光源を組み合わせることによって実現されるエリプソメータおよび分光エリプソメータの構成例を図２１に示す。図２１は本発明を用いたエリプソメータのほんの一例であり、本発明を用いてエリプソメータを実現する構成は他にも何通りも考えられる。本発明の偏光解析装置２２０３とレーザ光源２２０２が配置された装置の中央に、試料台２２０６が配置されている。レーザからの出射光の偏光状態は予め既知であるとする。試料台２２０６上に薄膜サンプル２２０１を設置し、レーザ光をサンプル上で集光させると同時に、反射光が平行ビームとなって偏光解析装置２２０３に達するように、レンズ対２２０４を調整する。サンプルからの反射光を、偏光解析装置２２０３で検出し、ＣＰＵ２２０５によって測定される強度分布から反射光の偏光状態を算出する。エリプソメータでは、光の偏光状態をＰ波とＳ波の振幅強度比（Ψ）と位相差（Δ）で表すのが一般的である。通常は入射光として４５゜の直線偏波光（Ψ＝１、Δ＝０）を用いられ、このときの反射光のΨ´およびΔ´を測定することになる。測定結果より、サンプルにおけるＰ波、Ｓ波のフレネル反射率（Ｒｐ、Ｒｓ）、つまりは薄膜の膜厚と屈折率を求めることができる。
【００５０】
（実施例８）
本発明の偏光解析装置を蒸着やスパッタなどの薄膜形成プロセス中における膜厚／膜質モニタとして用いる例を図２２に示す。真空チャンバ２３０６内に基板２３０１がセットされており、制御回路２３０５をコントロールすることによって物質源２３０７が基板上に成膜されるようなプロセス装置を考える。この成膜装置のチャンバ内に光源２３０２と本発明の偏波解析装置２３０３を図のように設置し、基板からの反射光を検出する。図では小型の光源をチャンバ内に設置したが、光源をチャンバの外部に配置し、光ファイバなどを用いて光をチャンバ内へ導くことも可能である。偏光解析装置２００３からの信号はＣＰＵ２３０４で解析され、光の強度分布から成膜中の薄膜の膜厚と屈折率がリアルタイムに知ることができる。
【００５１】
このような薄膜形成プロセス中におけるリアルタイムの膜厚／膜質モニタは、高精度な成膜管理に極めて有用である。つまり、モニタした膜厚や膜質の情報を装置へフィードバックすることにより、厳密な成膜管理を行うことも可能となるのである。従来のエリプソメータは大型で高価な装置であったため、このようにプロセス装置と組み合わせて使用することは困難であった。これに対し本発明は、小型かつ低価格なエリプソメータまたは分光エリプソメータが実現可能なため、真空プロセスのＩｎ−Ｓｉｔｕモニタとして極めて有望であると言える。また先にも述べたように、本発明の偏光解析装置では光強度の絶対値の情報は必要とせず、相対的な強度分布のみで偏光状態の判別ができる。したがって、成膜物質の窓への付着等による光の強度変動に影響されることなくモニタリングが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】自己クローニング型フォトニック結晶の概念図
【図２】図１に示すフォトニック結晶の伝搬特性を表わすバンド図
【図３】光の偏光状態を示す概念図および偏光状態を表現する数式
【図４】ポアンカレ球を用いた偏光状態の表現方法
【図５】光の偏光状態を楕円率と楕円の傾きで表現する方法
【図６】「回転検光子型」の偏光解析装置の構成を示す概念図
【図７】図６の偏光解析装置で観測される光強度分布を表す理論式（１）
【図８】図６の偏光解析装置で観測される光強度分布を表す理論式（２）
【図９】「回転位相子型」の偏光解析装置の構成を示す概念図
【図１０】図９の偏光解析装置で観測される光強度分布を表す理論式（１）
【図１１】図９の偏光解析装置で観測される光強度分布を表す理論式（２）
【図１２】回転検光子型の分光偏光解析装置の構成を示す概念図
【図１３】回転位相子型の分光偏光解析装置の構成を示す概念図
【図１４】分光エリプソメトリにおける光学モデルと偏光状態のスペクトルを示す概念図
【図１５】回転検光子型の分光偏光解析装置の広帯域化を実現する構成例
【図１６】回転位相子型の分光偏光解析装置の広帯域化を実現する構成例
【図１７】図１６の偏光解析装置の波長板アレイと偏光子を一体化させた例（１）
【図１８】図１６の偏光解析装置の波長板アレイと偏光子を一体化させた例（２）
【図１９】図１６の偏光解析装置において光の多重反射を避ける構成の例（１）
【図２０】図１６の偏光解析装置において光の多重反射を避ける構成の例（２）
【図２１】本発明を利用したエリプソメータ装置の構成を表す概念図
【図２２】薄膜プロセス中のオンライン膜厚／膜質モニタの概念図
【符号の説明】
【００５３】
１０１    パターン付き基板
１０２    高屈折率材料層
１０３    低屈折率材料層
２０１    ＴＥ波を反射し、ＴＭ波を透過させる偏光子の動作をする周波数領域
２０２    ＴＥ波を透過し、ＴＭ波を反射させる偏光子の動作をする周波数領域
２０３    ＴＥ波もＴＭ波を透過させる波長板として動作する周波数領域
３０１    光の偏光状態を表現する式
３０２    エリプソメトリ角と偏光状態との関係を表す式
５０１    Ｓパラメータの定義式
５０２    各Ｓパラメータ間の関係式
６０１    光の楕円率と楕円の傾きで偏光状態を表現する式
７０１    主軸方向が違う複数の偏光子を一体化した偏光子アレイ
７０２    受光素子アレイ
８０１    偏光子を通過後の偏光状態を表すジョーンズベクトルの計算式（その１）
８０２    「回転検光子型」の偏光解析装置において観測される光強度分布を表す式（１）
８０３    「回転検光子型」の偏光解析装置において観測される光強度分布を表す式（２）
９０１    偏光子を通過後の偏光状態を表すジョーンズベクトルの計算式（その２）
９０２    「回転検光子型」の偏光解析装置において観測される光強度分布を表す式（３）
９０３    「回転検光子型」の偏光解析装置において観測される光強度分布を表す式（４）
１００１  主軸方向が違う複数の波長板を一体化した波長板アレイ
１００２  偏光子
１００３  受光素子アレイ
１１０１  波長板と偏光子を通過後の偏光状態を表すジョーンズベクトルの式（その１）
１１０２  「回転位相子型」の偏光解析装置において観測される光強度分布を表す式（１）
１１０３  「回転位相子型」の偏光解析装置において観測される光強度分布を表す式（２）
１２０１  波長板と偏光子を通過後の偏光状態を表すジョーンズベクトルの式（その２）
１２０２  「回転位相子型」の偏光解析装置において観測される光強度分布を表す式（３）
１３０１  偏光子アレイ
１３０２  受光素子アレイ
１３０３  回折格子
１４０１  波長板アレイ
１４０２  偏光子
１４０３  受光素子アレイ
１４０４  回折格子
１５０１  基板
１５０２  第１薄膜層
１５０３  第２薄膜層
１５０４  第３薄膜層
１６０１  波長帯域の異なる複数の偏光子アレイを一体化させた偏光子アレイ
１６０２  受光素子アレイ
１６０３  回折格子
１７０１  波長帯域の異なる複数の波長板アレイを一体化させた偏光子アレイ
１７０２  波長帯域の異なる複数の偏光子を一体化させた偏光子アレイ
１７０３  受光素子アレイ
１７０４  回折格子
１８０１  基板
１８０２  波長板アレイ層
１８０３  偏光子層
１９０１  基板
１９０２  波長板アレイ層
１９０３  偏光子層
２００１  波長板アレイ
２００２  偏光子
２００３  受光素子アレイ
２００４  吸収層
２１０１  波長板アレイ
２１０２  偏光子
２１０３  受光素子アレイ
２２０１  被測定試料
２２０２  光源
２２０３  本発明の偏光解析装置
２２０４  光軸調整用レンズ
２２０５  データ解析用ＣＰＵ
２２０６  試料台
２３０１  基板
２３０２  光源
２３０３  本発明の偏光解析装置
２３０４  データ解析用ＣＰＵ
２３０５  成膜制御回路
２３０６  チャンバ
２３０７  物質源  
【図１】
2005308612.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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