JP2529562B2

JP2529562B2 - エリプソメ−タ

Info

Publication number: JP2529562B2
Application number: JP61315659A
Authority: JP
Inventors: 三行重久
Original assignee: 日本分光工業株式会社
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPS63168540A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は光の偏光という特性を利用して、物体（試
料面）上の薄膜の厚さや試料面上の膜の物性に関する屈
折率を測定するエリプソメータに関するものである。

従来の技術第１図に示すように、表面に薄膜２を有する試料１の
表面に、直線偏光を斜め上方から入射角ψ_０で入射させ
れば、試料表面上の薄膜厚さや屈折率によって反射光の
偏光状態が変化し、通常は楕円偏光となって反射され
る。そこでこの反射光の偏光変化量を測定し、解析計算
を行なうことによって、試料表面の薄膜の厚さや屈折率
を求めることができ、これをエリプソメトリと称し、ま
たその装置を一般にエリプソメータと称している。この
ようなエリプソメータにおいて薄膜の厚さや屈折率を求
めるために必要な反射光の偏光変化量の重要なパラメー
タとしては、反射によって水平ｐ座標面上におけるｐ成
分波とそれに垂直なｓ座標面上のｓ成分波との間に生じ
た位相ずれγと、ｐ成分波とｓ成分波との反射率の相違
に起因して生じた両成分波の振幅の相違による偏光の主
軸方位の変化量Ψとがある。

ところで従来のエリプソメータとしては、大別して測
光型のものと消光型のものとの２種のタイプのものがあ
る。測光型は、偏光プリズムを連続回転させて、その角
度と検出された光強度との関係から位相ずれγと主軸方
位の変化量Ψを計算によって求めるものである。一方消
光型は、試料で変化した偏光を光学素子の回転によって
元の状態に戻し、その補償角から位相ずれγと主軸方位
の変化量Ψを求めるものである。そしてこれらの２方式
は、いずれも光の強度の変化量、すなわち光検出器の直
流分の出力を測定することによって必要な情報を得てい
る。

発明が解決すべき問題点従来のエリプソメータのうち、測光型のものは、偏光
変化量のパラメータである位相ずれγおよび主軸方位の
変化量Ψを計算で求めているため、強度比の大きい直線
偏光に近いところでは、測定精度が悪くなる問題があ
る。一方消光型では、偏光角度を直接的に角度として測
定するため、偏光プリズムの性態極限までの高い測定精
度が得られる利点もあるが、測定時に偏光プリズムの回
転移動を伴なうため測定時間が長い欠点がある。

そして測光型、消光型の両者に共通の欠点として、光
強度を直流成分として検出しているため、背影光などの
影響を直接受け、信号対雑音比（S/N）が悪い問題があ
る。

したがってこの発明は、背影光の影響などを受けるこ
となく高いS/Nをもって高精度かつ短時間で物体上の薄
膜や屈折率を測定することができるエリプソメータを提
供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段この発明のエリプソメータでは、基本的には試料に直
接偏光を入射するとともに、試料への入射角を位相差
（リターデーション）がπ/2となるような角度（主入射
角）に制御し、そのときの反射光（楕円偏光）における
振幅反射係数比rp/rs（≡ρ＝tanΨ）を求め、その振幅
反射係数比r_P/r_Sと位相差γから、試料の屈折率や薄膜
の厚さを求めるものである。

そしてこの発明のエリプソメータでは、特に光路中に
位相変調素子を挿入して、試料への入射光もしくは反射
光を変調させ、光検出器の信号からその変調周波数に同
期して変調周波数の成分、変調周波数の２倍の周波数成
分、および直流成分を取出し、前記変調周波数の２倍の
周波数成分Ｖ（２ω）が零となるように試料への入射角
を制御し、そのときのＶ（DC）、Ｖ（ω）から反射係数
比を求めて、最終的に試料の屈折率の値および／または
薄膜の厚さを計算によって求めるようにした。

具体的には、この発明は、直線偏光を試料面に入射せ
しめてその反射光の偏光状態から試料面に関する値を測
定するエリプソメータにおいて、試料面への入射光の光
路中に、試料面への入射直線偏光の偏光方位を入射面に
対して＋45゜もしくは−45゜となるように直線偏光素子
を配置し、試料面からの反射光の光路中に、振幅δ_０、
変調角周波数ωなる位相変調素子をその遅延軸方位が入
射面に対して０゜もしくは90゜となるよう配置するとと
もに、その位相変調素子の出射側に、透過軸が入射面に
対して＋45゜もしくは−45゜となるように検光子を配置
し、さらにその検光子の出射側に光を光電変換するため
の光検出器を配置し、その光検出器の出力信号のω成
分、２ω成分および直流成分をそれぞれ独立して取出す
ための信号成分分離回路を設け、さらに前記２ω成分が
零となるように試料面への入射角を制御する制御機構を
設け、２ω成分が零となるときのω成分および直流成分
から演算によって試料面の反射係数比rp/rsを求め、そ
れに基いて試料面の屈折率および／または試料面の薄膜
の厚さを求めるようにしたことを特徴とするものであ
る。

作用この発明のエリプソメータの作用を説明する前に、先
ずエリプソメータの測定原理について説明し、それに続
いてこの発明のエリプソメータの理論的解析をその作用
とともに説明する。

〔A:エリプソメータの測定原理〕

エリプソメータは、物体の表面で光が反射する際の偏
光状態の変化を観測して、物体自身の光学定数（屈折
率）または物体の表面に付着した薄膜の厚さと光学定数
（屈折率）を知る方法である。そこで先ず物体自身、す
なわち薄膜がない場合の下地の光学定数の測定原理を、
続いて薄膜がある場合の薄膜の厚さと光学定数の測定原
理について分けて説明する。

Ａ−1:下地の光学定数の測定先ず試料の光学定数を＝ｎ−ikとする。ここでは
複素数屈折率、ｎは屈折率、ｋは吸収係数、ｉは虚数単
位である。

真空中から入射角ψ_０で入射する単色平行光束の入射
面に平行な振動成分（ｐ成分）の振幅反射率（フレネル
係数）をｐ、入射面に垂直な振動成分（ｓ成分）の振
幅反射率（フレネル係数）をｓとし、これらをそれぞ
れｐ＝r_pexp（−ｉφ_ｐ）（１）ｓ＝r_sexp（−ｉφ_ｓ）（２）とする。これらは試料の光学定数＝ｎ−ikと入射角ψ
_０との関数となっている。

吸収係数ｋ＝０の透明体試料では一般にφｐ、φｓは
０またはπ、従ってｐ、ｓは実数であるので、入射
した直線偏光は楕円偏光とならずに、直線偏光として反
射される。

しかし、金属などの吸収体試料（ｋ≠０）では、反射
に起因する位相差（リターデーション）γ、すなわち γ＝φｐ−φｓ（３）は、入射角ψ_０の値によって、０からπまで連続的に変
化するから、一般にp/ｓは複素数（ｐ、ｓの各
々も複素数）である。

と書き、tanΨ＝ρ（＝r_P/r_S）を振幅反射率比または振
幅反射係数比（実数）と呼んでいる。

このように吸収体試料ではp/ｓが複素数であるか
ら、入射した直線偏光は楕円偏光として反射される。

その楕円偏光のパラメーターを二つ（たとえば、楕円
の長軸の方位角αと楕円率Ｘ）を測定すれば、それから
振幅反射率比ρ＝tanΨと位相差（リターデーション）
γを求めることができる。この二つの量tanΨ、γと屈
折率ｎおよび吸収係数ｋとの間には、次の様な関係式げ
知られている。

したがって、Ψの値とγの値を知れば、試料の屈折率
ｎと吸収係数ｋを求めることができるのである。

Ａ−2:薄膜の厚さと光学定数の決定第２図に示すように、屈折率_２＝n₂−ik₂（既知と
する）の下地面上に屈折率_１＝n₁−ik₁、厚さｄの等
方均質な薄膜２があり、これに入射角ψ_０で直線偏光が
入射するものとする。

反射光Ｒは薄膜表面で反射した光R₁や、薄膜と下地の
境界面で反射してくる光R₂、以下薄膜中を往復しながら
出てくるR₃以降の光の合成となる。すなわち、Ｒ＝R₁＋R₂＋R₃＋… （７）膜内での繰返し反射干渉を考慮に入れた面全体として
の振幅反射率は、ｐ成分、４成分に対して、それぞれで与えられる。

ここで、ｊ−1sinψｊ−１＝jsinψｊ（12） δ＝４π₁d cosψ₁/λ （13）であり、jp、jsは、ｊ＝１のときは、第１面（真空
−膜）、ｊ＝２のときは第２面（膜−下地）における
ｐ、ｓ成分の振幅反射率（フレネル係数）である。また
δは、膜幅１往復によって生ずる位相差であり、λは真
空中の波長である。

ここで、p/ｓはjpなどのフレネル係数やδが実
数でも複素数になるから、反射光は楕円偏光になる。

複素数反射係数比p/ｓは、（４）式と同様にとあらわされる。

ここで、右辺の値tanΨ、γはエリプソメータで測定
される量であり、一方左辺の係数比は、（６）〜（11）
式から理解できるように、_１（n₁,k₁）、_２ n₂,k₂）、ｄ、λ、ψ_０の関数と
なっている。すなわち γ，Ψ＝Ｆ（n₁,n₂,k₁,k₂,d,λ，ψ_０）（15）（15）式の右辺のパラメータの内、n₂、k₂、λ、ψ_０
を既知として、測定値γ、Ψを用いれば、未知数として
n₁、ｄを解くことができる。

例えば、k₁＝０（透明膜）であれば、未知数はn₁、ｄ
だけであって、計算機により簡単に値を求めることがで
きる。K₁＞０（吸収膜）の場合も、γ、Ψを測定するこ
とにより、n₁、k₁、ｄを知ることができる。測定量の
γ、Ψより、求める量n₁、k₁、ｄの計算による算出方法
は公知である。

以上のように、試料面上の薄膜の厚さｄ、および光学
定数である屈折率n₁、吸収係数k₁はエリプソメータによ
り測定された振幅反射係数比tanΨ（＝ρ）および位相
差γから求めることができるのである。

［B:本発明の理論的解析］この発明のエリプソメータの光学配列（第３図参照）
における出力の解析を、ミュラー行列の解析方法を用い
て次のような手順で行なう。

先ず光検出機の出力信号について、位相変調素子の変
調周波数と同じ周波数の成分Ｖ（ω）、２倍の周波数の
成分Ｖ（２ω）、および直流成分Ｖ（DC）がどのように
なっているかを導く。次いてＶ（２ω）が零となるよう
に試料への入射角を制御したときの位相差γを導く。さ
らにこのときのＶ（ω）、Ｖ（DC）と反射係数比ρ（≡
rp/rs≡tanΨ）との関係を導く。そしてこの解析をもと
に、反射係数比ρ、位相差γと屈折率との関係を導く。
最後に、以上の解析結果をもとに薄膜の厚さを導く。

次にこれらの解析手順を項に分けて記載する。

Ｂ−1:各信号成分と位相差、反射係数比の関係先ず各光学素子をミュラー行列で表現する。偏波面を
45゜回転した検光子のミュラー行列A₄₅は、で表わされる。

また45゜の偏波面に対する試料の反射表面のミュラー
行列Siは、反射係数比r_p/r_sを与えれば、で表わされる。但し、γは位相変化の差（位相差＝リタ
ーデーション）、r_p、r_sは、それぞれｐ成分、ｓ成分の
反射係数である。

位相変調器のミュラー行列M₀,δ（ω）は、但しδは、光学的位相変調器の変調の角周波数（角速
度）をω、振幅をδ_０として δ＝δ₀sinωｔ（19）で表わされる。

さらに45゜の直線偏光のミュラー行列I₄₅は、で表わされる。

この場合の光検出器の出力Ｉ（ｄ）は、以上の（16）
〜（18）式、（20）式のミュラー行列の積で表わされ
る。

Ｉ（ｄ）＝A₄₅・Si・M₀,δ（ω）・I₄₅ （21）そこで（16）〜（20）式および（21）式からＩ（ｄ）
を求めると次式となる。

ここでベッセル関数を用いてsinδ、cosδを展開すれ
ば、 sinδ＝sin（δ₀sinωｔ）＝2J₁（δ_０）sinωｔ＋2J₃（δ_０）sin3ωｔ＋… （2
3） cosδ＝cos（δ₀cosωｔ）＝J₀（δ_０）＋2J₂（δ_０）cos2ωｔ＋2J₄（δ_０）cos4
ωｔ＋… （24）で与えられる。

光強度Ｉ（ｄ）に比例した光検出器の出力の電気信号
をＶ（ｄ）とすると、Ｖ（ｄ）は直流成分Ｖ（DC）、ω
成分Ｖ（ω）、２ω成分Ｖ（２ω）、および３ω成分Ｖ
（３ω）以上の高調波成分によって次のように表わせ
る、Ｖ（ｄ）＝Ｖ（DC）＋Ｖ（ω）＋Ｖ（２ω）＋（高調波
項）（25）（23）式、（24）式において、J₀（δ_０）の項は直流
成分に、J₁（δ_０）の項はω成分に、J₂（δ_０）の項は
２ω成分に相当する。したがって、（22）式および（2
3）式、（24）式から、（25）式の各成分Ｖ（DC）、Ｖ
（ω）、Ｖ（２ω）を求めれば、Ｖ（DC）＝r_P ²＋r_S ²＋2r_Pr_Scosγ・J₀（δ_０）（26）Ｖ（ω）＝−4r_Pr_S・sinγ・J₁（δ_０）（27）Ｖ（２ω）＝4r_Pr_Scosγ・J₂（δ_０）（28）となる。

ここで、（28）式においてＶ（２ω）＝０となる条件
を求めれば、r_P＝０、またはr_S＝０、もしくはcosγ＝
０である。これらのうち、r_P、r_Sは試料面によって定ま
る値であるから除外すれば、cosγ＝０でＶ（２ω）＝
０となることが判る。

この発明のエリプソメータでは、Ｖ（２ω）＝０とな
るように試料面に対する入射角を制御するから、そのよ
うに制御した状態でcosγ＝０、すなわちγ＝π/2とな
る。一般にγ＝π/2となるような入射角を主入射角と
称している。したがってＶ（２ω）が零となるように試
料面に対する入射角を制御すれば、そのときの入射角が
主入射角であり、またその状態で位相差（リターデー
ション）γは、 γ＝π/2 （29）となっている。

このようにＶ（２ω）＝０となるときのＶ（DC）、Ｖ
（ω）は、γ＝π/2を（26）式、（27）式に代入して次
式で与えられる。

Ｖ（DC）＝r_P ²＋r_S ² （30）Ｖ（ω）＝−4J₁（δ_０）・r_Pr_S （31）そこで直流成分Ｖ（DC）を一定としたときのω成分す
なわちＶ（ω）とＶ（DC）との比を（30）式、（31）式
から求めると、となる。そしてr_S/r_P＝ρ＝tanΨを（32）式に代入すれ
ば、したがって、したがっで（35）式から、反射係数比r_S/r_P（＝tanΨ
＝ρ）が求められることになる。

以上のように、位相変調素子の変調角周波数ωの２倍
の角周波数２ωの成分Ｖ（２ω）が零となるように試料
面への直線偏光の入射角ψ_０を制御すれば、吸収体試料
の反射に起因する位相差γがπ/2であることが判る（こ
のときのγ＝π/2となるよう入射角を主入射角と称し
ている）。このとき、直流成分Ｖ（DC）が一定となるよ
うにして位相変調素子の変調角周波数の出力を検出すれ
ば（32）式で与えられる。そして振幅反射係数比tanΨ
＝ρは（35）式で求められる。

Ｂ−2:屈折率と反射係数比、位相変化の差との関係次に反射係数比（振幅反射率比）r_S/r_Pおよび位相変
化の差γと、試料の屈折率との関係を導く。

一般に光が媒質Ａ（その光学定数_１＝n₁−ik₁）か
ら媒質Ｂ（その光学定数_２＝n₂−ik₂）に入射角ψ_１
で入射するときの屈折角をψ_２、位相変化をγとすれ
ば、振幅反射率を表すＳ偏光のフレネル係数r_S,P偏光の
フレネル係数r_Pは次式で与えられる。

Ｓ偏光Ｐ偏光ただし_j cosψ_ｊ＝（_j ²−sinψ_ｊ）^1/2 （38）従って、空気中で吸収のある媒質に入射角ψ_０で光を
投射したときは、この式を用いると、次式を導き出すことができる。

ここで、Ｐ、Ｑはそれぞれである。

（40）式を実数部分および虚数部分に分け、かつ ρ≡r_S/r_P＝tanΨ （43）とおいて整理すると、次式を得る。

ここで、吸収も少なく、入射角もある範囲より小さく
てn²−k²≫sinΨ_０が成立する場合は、（40）式が簡単
になるから、ｎとｋが次式で与えられる。

γ＝π/2となる主入射角ψ_０＝で測定を行なうと
（44）、（45）、（46）、（47）式は、それぞれ次の様
に書ける。

n²−k²＝sin²（１＋cos4Ψtan²）（48） 2nk＝sin4Ψsin²tan² （49）ｎ≒cos2Ψsintan² （50）ｋ≒sin2Ψsintan² （51）これより、屈折率ｎと吸収率ｋは、ρ＝r_S/r_P＝tanΨ
とγ＝φ_Ｓ−φ_Ｐとが判れば正確に決めることができ
る。

結局、既に述べたようにＶ（２ω）＝０となるように
入射角を制御（したがってγ＝π/2となるような主入射
角とする）ことによって、Ｖ（ω）/V（DC）の値から
ρ（＝r_S/r_P＝tanΨ）が求められ、そのγ、ρから屈折
率ｎと吸収係数ｋが求められることになる。

Ｂ−3:薄膜の厚さｄの算出試料面上の薄膜についての求める量、すなわち屈折率
n₁、吸収係数k₁、薄膜の厚さｄとエリプソメータにより
測定される位相差γと振幅反射率比tanΨ（＝ρ）との
関係は、既に述べたようにで与えられており、γ、Ψは次式で定まる関数である。

Ψ＝ｆ（n₁,k₁,d,n₂,k₂,ψ₀,λ）（53） γ＝ｆ（n₁,k₁,d,n₂,k₂,ψ₀,λ）（54）従って、n₁,k₁,d,n₂,k₂,ψ₀,λを与えてやれば、Ψ、
γを計算でき、逆にΨ、γが求められていれば、ｄを求
めることができる。（53）式、（54）式を計算して図表
化したものが既に公知となっており、この種の詳しい図
表を作っておけば内挿法によって測定値よりただちに薄
膜厚さｄを知ることができる。なおγ、Ψの測定値よ
り、計算機を用いてｄを求めることも可能である。

実施例第３図にこの発明のエリプソメータの一実施例を示
す。

第３図において、白色光源10からの光はモノクロメー
タ11に入射されて波長λの単色光が選択され、その波長
λの単色光は偏光方位を一定に保つための直線偏光素子
（偏光＝ポーラライザ）12に入射され、入射面に対して
＋45゜もしくは−４゜の偏光方位の直線偏光となって試
料１に対し入射される。試料１の反射光は、前述のよう
に通常は楕円偏光となり、位相変調素子（光学的偏光変
調素子）13、例えばファラデーセルのようなフォトエラ
スティック変調器13に入射される。この位相変調素子13
は、振幅δ_０、角周波数ωで入射楕円偏光を左廻りの偏
光、右廻りの偏光に交番的に変化させるものであり、そ
の遅延軸方位が入射面に対して０゜もしくは90゜となる
ように配置されている。さらに位相変調素子13の出射側
には、透過軸方位が入射面に対して＋45゜または−45゜
となるように検光子（アナライザ）14が配置されてお
り、その検光子14の出射側には、光を光電変換するため
のフォトマルチプライヤ等の光検出器15が配置されてい
る。したがって位相変調素子13で偏光変調された試料反
射光は、検光子14を介して光検出器15に入射され、その
入射光に応じた信号が光検出器15から出力される。

前記光検出器15の出力信号は、信号成分分離回路16に
よって直流成分Ｖ（DC）、ω成分Ｖ（ω）、２ω成分Ｖ
（２ω）にそれぞれ分離して取出される。この信号成分
分離回路16は、フィルタや同期整流回路等を用いて構成
される、信号成分分離回路16から得られた各成分Ｖ（D
C）、Ｖ（ω）、Ｖ（２ω）の信号（但し同期整流後の
信号）のうち、２ω成分Ｖ（２ω）は、試料１に対する
入射角ψ_０を制御するための制御機構18に与えられて、
Ｖ（２ω）が零となるように入射角ψ_０を制御するため
に使用される。なおここで制御機構18は、単に入射角を
制御するのみならず、試料１からの正反射光が反射光路
の光学系に入射されるように制御することが望ましく、
したがって例えば第３図に示すように入射光路の光学系
19と反射光路の光学系20の試料１に対する角度を同時に
制御したり、あるいは試料１を保持する図示しない試料
基台の角度と入射光路の光学系もしくは出射光路の角度
とを同時に制御するように構成すれば良い。一方、信号
成分分離回路16で分離された直流成分Ｖ（DC）は、光検
出器15または図示しない増幅器へ与えられて、そのＶ
（DC）が一定となるように光検出器15の感度や増幅率が
制御される。さらに、信号成分分離回路16で分離された
ω成分Ｖ（ω）は、コンピュータあるいは専用の演算装
置などの演算装置17に入力される。この演算装置17にお
いては、前記のようにＶ（２ω）＝０となるように入射
角が制御されかつＶ（DC）が一定とされた状態でのω成
分出力（すなわちＶ（ω）/V（DC）の値）や波長λ等の
値から、既に述べたような手法により反射係数比r_P/r_S
（≡ρ）が演算によって求められ、さらにそれらに基づ
いて、屈折率ｎや薄膜の厚みｄが求められる。

なお、以上の実施例では、信号成分分離回路16から得
られた直流成分Ｖ（DC）が一定となるように光検出器15
の感度や回路の増幅度（利得）を制御して、ω成分の出
力の値を規格化（すなわちω成分の出力が自動的にＶ
（ω）/V（DC）となるように制御）するものとしたが、
場合によってはＶ（ω）と同様にＶ（DC）も演算装置17
に入力させて、Ｖ（ω）とＶ（DC）との比Ｖ（ω）/V
（DC）を直接演算によって求めても良い。

なおまた以上の実施例において、光源部分のモノクロ
メータ11として選択波長を可変とした回折格子等の素子
を用い、波長走査を行ないつつ測定を行なえば、偏光状
態の波長分散をも知ることができる。

発明の効果この発明のエリプソメータは、試料反射光もしくは試
料入射光に対し角周波数ωでの位相変調を行なって検出
光強度信号の直流成分、ω成分、２ω成分を分離して、
２ω成分が零となるように入射角を制御し、そのときの
直流成分およびω成分から演算によって試料の屈折率や
厚みを求めるものであり、このように変調して信号成分
の分離を行なうことは交流的な検出を意味するから、従
来の直流的な検出の場合と比較して背影光の影響などを
格段に少なくしてS/Nを良好にし、高精度で屈折率や厚
みを求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なエリプソメトリの概念を示す略解図、
第２図は試料面上の薄膜についてのエリプソメトリの概
念を示す略解図、第３図は第１発明のエリプソメータの
一例を示すブロック図である。１……試料、２……薄膜、12……直線偏光素子、13……
位相変調素子、14……検光子、15……光検出器、16……
信号成分分離回路、18……入射角制御機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−53642（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−75603（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−25423（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−168541（ＪＰ，Ａ) 特公昭47−51273（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭47−24080（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭56−19576（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭52−46826（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭47−32040（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直線偏光を試料面に入射せしめてその反射
光の偏光状態から試料面に関する値を測定するエリプソ
メータにおいて、試料面への入射光の光路中に、試料面への入射直線偏光
の偏光方位を入射面に対して＋45゜もしくは−45゜とな
るように直線偏光素子を配置し、試料面からの反射光の
光路中に、振幅δ_０、変調角周波数ωなる位相変調素子
をその遅延軸方位が入射面に対して０゜もしくは90゜と
なるよう配置するとともに、その位相変調素子の出射側
に、透過軸が入射面に対して＋45゜もしくは−45゜とな
るように検光子を配置し、さらにその検光子の出射側に
光を光電変換するための光検出器を配置し、その光検出
器の出力信号のω成分、２ω成分および直流成分をそれ
ぞれ独立して取出すための信号成分分離回路を設け、さ
らに前記２ω成分が零となるように試料面への入射角を
制御する制御機構を設け、２ω成分が零となるときのω
成分および直流成分から演算によって試料面の反射係数
比r_P/r_Sを求め、それに基いて試料面の屈折率および／
または試料面の薄膜の厚さを求めるようにしたことを特
徴とするエリプソメータ。