JP5358822B2 - 状態測定装置および状態測定方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板上に形成される膜の状態を測定する状態測定装置および状態測定方法に関し、特に薄膜が連続的に生成される薄膜形成プロセスに適した技術に関する。

近年、基板上に有機材料の薄膜を形成したデバイスが様々な装置に用いられている。たとえば、次世代のフラットパネルディスプレイとして期待されている有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイは、一般的に、有機物の発光材料からなる発光層と発光効率を高めるための何種類かの有機材料からなる有機層とを基板上に形成したデバイスが用いられている。このような薄膜は、真空蒸着法を用いて形成されることが多い。有機ＥＬディスプレイでは、薄膜の膜厚やその形成速度が発光効率や寿命を左右する重要な要素である。したがって、薄膜形成プロセスでは、形成される薄膜の状態変化をモニターしつつ、蒸着量などを制御することが非常に重要である。

特に、有機ＥＬディスプレイでは、膜厚が非常に小さい（一例として、最大膜厚でも２００［ｎｍ］未満）デバイスが用いられる。そのため、薄膜形成プロセスを緻密に制御する必要がある。このような制御を行なうためには、薄膜が未形成（基板単体）の状態から、その薄膜の状態をほぼリアルタイムで正確にモニターする必要がある。

このような薄膜の状態を連続的に測定する方法として、特開２００７−２４９０９号公報（特許文献１）に開示されるような水晶発振子を用いたモニター方法が知られている。この特開２００７−２４９０９号公報（特許文献１）には、水晶発振子の表面に物質が付着するとその共振周波数が変化することを利用して、物質の膜厚を測定する構成が開示されている。

また、特開２００３−７５１２６号公報（特許文献２）には、薄膜の光吸収係数を利用した膜厚測定方法が開示されている。この特開２００３−７５１２６号公報（特許文献２）には、異なる２つの波長をもつ光をそれぞれ垂直に測定対象の薄膜へ照射するとともに、薄膜を透過したそれぞれの光を測定し、照射光と透過光との強度比から膜厚を測定する構成が開示されている。
特開２００７−２４９０９号公報 特開２００３−７５１２６号公報

上述の特開２００７−２４９０９号公報（特許文献１）に開示される方法では、水晶発振子の物性が基板の物性と同じであるとは限らないため、実際に基板上に形成される薄膜とその成膜状態が異なったものとなっている可能性が高く、また実際に薄膜が形成される場所とは異なる場所に水晶発振子が配置されるため、水晶発振子における蒸着量と基板上における実際の蒸着量とが異なる可能性がある。その結果、薄膜形成プロセスの傾向をモニターすることはできても、基板上に形成される薄膜を正確にモニターすることは原理的に困難である。さらに、特開２００７−２４９０９号公報（特許文献１）に開示される方法では、薄膜生成プロセス毎に水晶発振子を交換する必要があり、かつ水晶発振子を冷却する必要もあるため、ランニングコストが比較的高いという課題もある。また、特開２００３−７５１２６号公報（特許文献２）に開示される方法では、特開２００７−２４９０９号公報（特許文献１）に開示される方法に比較して、ランニングコストを低くできるものの、薄膜内部での光干渉の影響により、測定精度を十分に高めることができないという課題があった。

この発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板上に形成される膜の状態を、ランニングコストを抑制しつつ、高精度に測定できる状態測定装置および状態測定方法を提供することである。

この発明のある局面に従えば、基板上に形成される膜の状態を測定する状態測定装置を提供する。状態測定装置は、単一波長の光を発生する光源と、光源からの光を非ゼロの入射角で基板に照射する照射部と、照射部から照射される光の光軸上に配置され、基板を透過した光を受光する受光部と、光源から基板までの光学経路上に配置され、基板に照射されるｓ偏光成分を抑制する偏光制御部と、受光部で受光された光の強度を検出する検出部と、検出部で検出された強度に基づいて、基板上に形成された膜の状態値を算出する演算処理部とを含む。

好ましくは、非ゼロの入射角は、基板の周辺雰囲気と膜との界面におけるｐ偏光成分の反射率が極小値となる第１の角度を含む、所定の角度範囲内の値である。

また好ましくは、非ゼロの入射角は、膜と基板との界面におけるｐ偏光成分の反射率が極小値となる第２の角度を含む、所定の角度範囲内の値である。

また好ましくは、非ゼロの入射角は、膜と基板との界面におけるｐ偏光成分の反射率と、膜と基板の周辺雰囲気との界面におけるｐ偏光成分の反射率との積が、入射角をゼロとした場合の値に比較して１／４以下となる角度範囲内の値である。

好ましくは、照射部は、膜が形成される側から基板に向けて光を照射する。
好ましくは、偏光制御部は、特定方向の偏光成分のみを通過させる偏光素子であり、偏光素子は、照射部から基板に照射される光のうち、ｐ偏光成分を通過させるように配置される。

好ましくは、演算処理部は、基板単体について検出される強度をレファレンスとして予め格納し、レファレンスに対する検出部で検出された強度の比率に基づいて、基板上に形成された膜の膜厚を示す値を算出する。

この発明の別の局面に従えば、基板上に形成される膜の状態を測定する状態測定方法を提供する。状態測定方法は、ｐ偏光成分を主体とする単一波長の光を非ゼロの入射角で基板に照射するステップと、基板を透過した光を受光するステップと、受光した光の強度を検出するステップと、検出した強度に基づいて、基板上に形成された膜の状態値を算出するステップとを含む。

この発明によれば、基板上に形成される膜の状態を、ランニングコストを抑制しつつ、高精度に測定できる。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

＜全体構成＞
図１は、この発明の実施の形態に従う状態測定装置１００の概略構成を示す模式図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態に従う状態測定装置１００は、代表的に、真空蒸着法などの基板上に薄膜を形成するプロセスにおいて、基板上に形成される薄膜の状態（膜厚や薄膜の形成速度）を連続的に測定する。真空蒸着法では、真空状態に保たれた真空チャンバ２００内に配置された蒸発源３００から薄膜材料が放散されることで、基板上に薄膜が形成される。なお、以下の説明では、基板単体、あるいはその表面に薄膜が形成されている基板を「被測定物ＯＢＪ」とも総称する。

図２は、図１に示す被測定物ＯＢＪの代表的な構造を示す模式図である。図２には、被測定物ＯＢＪの一例として、有機ＥＬディスプレイに用いられるデバイスが示される。この被測定物ＯＢＪは、透明な基板２２と、基板２２上に形成（蒸着）される薄膜２４とを含む。なお、薄膜２４は、発光層、電子輸送層、ホール輸送層などとして機能する有機化合物である。このような有機化合物の材質としては、Ａｌｑ３（キノリノールアルミ錯体）、ＮＰＢ（ジアミン誘導体）、ＴＰＤ（アリールアミン誘導体）、ＮＰＤ（アリールアミン誘導体）などが挙げられる。

再度図１を参照して、状態測定装置１００は、被測定物ＯＢＪに照射するための単一波長の光を発生する光源２と、光源２からの光を被測定物ＯＢＪに照射する照射部６と、光源２からの光を照射部６へ導く光ファイバ４と、被測定物ＯＢＪを透過した光を受光する受光部１０と、受光部１０で受光された光の強度を検出する検出器１４と、受光部１０からの光を検出器１４へ導く光ファイバ１２と、演算処理部１６とを含む。

光源２は、代表的にハロゲンランプと波長フィルタとからなり、被測定物ＯＢＪでの光吸収係数が相対的に高い波長範囲内にある単一波長の光を発生する。

図３は、有機ＥＬディスプレイの薄膜材料として用いられる有機化合物の光学特性の一例を示す図である。なお、図３には、有機ＥＬディスプレイの発光層として用いられる代表的な有機薄膜であるＡｌｑ３の屈折率ｎおよび消衰係数ｋの波長特性を示す。

図３を参照して、Ａｌｑ３では、３００［ｎｍ］の近傍に第１のピークが存在し、４００［ｎｍ］の近傍に第２のピークが存在する。これらのピークでは、屈折率ｎおよび消衰係数ｋがいずれも他の領域に比較して相対的に大きい値を示す。すなわち、ピーク近傍では、光吸収係数が相対的に大きくなることを意味している。なお、基板２２は、無機ガラスなどであり、図３に示すような光吸収係数のピークは存在しない。

すなわち、基板上に形成される薄膜の状態をより高い精度で測定するためには、上述のような光吸収係数にピークが生じる波長範囲（短波長域）にある波長の光を用いることが望ましく、光源２（図２）が発生する単一波長光の波長は、上述のような範囲内となるように適宜構成される。

再度、図１を参照して、光源２で発生した光は、光ファイバ４を介して照射部６へ導かれる。照射部６は、光源２からの光のビーム径などを調整するための光学系を含んでおり、光軸ＡＸ１上に沿って、所定のビーム径に調整された光を基板（被測定物ＯＢＪ）に向けて照射する。受光部１０は、照射部６から照射される光の光軸ＡＸ１上に配置されており、基板（被測定物ＯＢＪ）を透過した光を受光する。受光部１０で受光された光は、光ファイバ１２を介して検出器１４へ導かれる。なお、本実施の形態に従う状態測定装置１００においては、照射部６および受光部１０は、いずれも真空チャンバ２００内に配置される。

特に、本実施の形態に従う状態測定装置１００においては、基板（被測定物ＯＢＪ）に照射する光の入射角は０°ではなく、後述するような適切な範囲内の角度に設定される。なお、入射角は、照射面の垂線に対する入射する光の角度を示しており、入射角が０°であるとは、照射された光が基板（被測定物ＯＢＪ）に対して垂直に入射することを意味する。

さらに、照射部６と被測定物ＯＢＪとの間の光軸ＡＸ１上に偏光制御部８が設けられる。偏光制御部８は、ｐ偏光成分を主体とする光が基板（被測定物ＯＢＪ）に照射されるように、光源２からの光に含まれるｓ偏光成分を抑制する。これは、後述するように、被測定物ＯＢＪ内での光干渉を抑制して、測定精度を高めるためである。なお、理想的には、ｐ偏光成分のみからなる光を基板（被測定物ＯＢＪ）に照射することが好ましい。

より具体的には、偏光制御部８は、特定方向の偏光成分のみを通過させる偏光素子（代表的に、偏光プリズムや偏光フィルムなど）からなり、照射部６から照射される光に含まれる様々な偏光成分のうち、その電界方向が基板（被測定物ＯＢＪ）の入射面に平行な平面波（ｐ偏光成分）のみを通過させるように配置される。なお、光源で発生する光は、その偏光方向に着目して、その電界方向が被測定物ＯＢＪの入射面に平行な平面波（ｐ偏光成分）と、その電界方向が被測定物ＯＢＪの入射面に垂直な平面波（ｓ偏光成分）とに区分することができる。

なお、図１では、照射部６と被測定物ＯＢＪとの間に偏光制御部８を配置した構成について例示したが、偏光制御部８は、光源２から基板（被測定物ＯＢＪ）までの光学経路上の任意の位置に配置することができる。

以下の説明では、照射部６から偏光制御部８を経て照射される光（ｐ偏光成分）を「照射光」とも称し、受光部１０で受光される被測定物ＯＢＪを透過した光を「透過光」とも称する。

検出器１４は、代表的にフォトダイオードアレイやＣＣＤ（Charge Couple Device）からなり、受光部１０で受光された透過光を受光して、その強度に応じた信号を演算処理部１６へ出力する。この透過光の強度は、被測定物ＯＢＪでの光吸収係数に応じて変化する。ここで、被測定物ＯＢＪの基板２２における光吸収係数は一定であるので、透過光の強度は、薄膜形成プロセスの進行に伴って形成される薄膜２４の膜厚に依存することになる。すなわち、透過光の強度は、薄膜２４の膜厚が大きくなるにつれて低下する。そのため、演算処理部１６は、検出器１４で検出される透過光の強度の時間的な変化に基づいて、薄膜２４の状態変化（膜厚や薄膜の形成速度）をモニターする。さらに、演算処理部１６は、図示しないプロセス制御装置に対して制御指令を与えることで、薄膜の形成速度などを適切化する。

＜関連する状態測定装置による測定＞
図４は、本発明に関連する状態測定装置の要部を示す模式図である。

図４を参照して、本発明に関連する状態測定装置では、照射部６からの光が被測定物ＯＢＪの入射面に対して垂直（入射角＝０°）に入射するように構成される。すなわち、照射部６と受光部１０とを結ぶ光軸ＡＸ２が被測定物ＯＢＪの入射面と直交するように構成される。

図５は、図４に示す本発明に関連する状態測定装置を用いて薄膜２４の吸光度を測定した結果である。なお、図５には、４００［ｎｍ］の単一波長光を照射した場合の測定結果を示す。吸光度Ａは、基板２２単体を透過した後の光の強度をＩ_ｓｕｂとし、薄膜２４が形成されている基板２２上を透過した光の強度をＩとすると、吸光度Ａ＝−ｌｎ（Ｉ／Ｉ_ｓｕｂ）として表される。

図６は、図４に示す本発明に関連する状態測定装置を用いて薄膜２４の透過率（波長特性）を測定した結果である。なお、図６には、同一の基板上に、同一の有機化合物で異なる３種類の膜厚（ｄ１，ｄ２，ｄ３；ｄ１＞ｄ２＞ｄ３）の薄膜をそれぞれ形成した被測定物ＯＢＪについての測定結果を示す。

薄膜２４における光吸収現象のみを考慮すると、基板上に形成される薄膜の膜厚に比例して吸光度は増加するはずである。しかしながら、実際の測定では、図５に示すように、薄膜の膜厚と吸光度との間の比例関係が崩れる部分（うねり部）が生じる。

また、図３に示すように、有機化合物の屈折率および消衰係数は、４５０［ｎｍ］以上の波長帯域においてほぼ一定となる。そのため、薄膜２４における光吸収現象のみを考慮すると、同じ膜厚の被測定物ＯＢＪについての４５０［ｎｍ］以上の波長帯域における透過率は、ほぼ一定となるはずである。しかしながら、実際の測定では、図６に示すように、被測定物ＯＢＪに照射される光の波長に依存して透過率が変動する部分（うねり部）が生じる。

図５および図６に示すようなうねり部の発生は、基板２２上に形成された薄膜２４の状態を測定する際の誤差となることを意味する。

本願発明者らは、上述のような状態測定に係る誤差要因を見出すとともに、これらの誤差要因が生じる原因を突き止めた。そして、本願発明者らは、このような誤差要因を排除できる状態測定装置および膜厚測定方法を発明したものである。

以下、上述のような誤差要因が生じる理由を詳細に説明するとともに、これらの誤差要因を排除できる理由およびそれを実現するための構成についてより詳細に説明する。

＜被測定物内での光学的現象＞
図７は、被測定物ＯＢＪにおける光学的現象を説明するための模式図である。説明を簡素化するため、単一の基板２２上に、一層の薄膜２４が形成された被測定物ＯＢＪについて考える。

まず、被測定物ＯＢＪにおける光吸収現象について考慮する。任意の波長λにおける薄膜２４の複素屈折率Ｎ_１を（１）式のように定義する。

Ｎ_１＝ｎ_１−ｊｋ_１ ・・・（１）
但し、ｎ_１は屈折率であり、ｋ_１は消衰係数である。

薄膜２４の膜厚をｄ_１とすると、任意の波長λにおける薄膜２４の内部透過率Ｔ_１は（２）式のように定義できる。なお、内部透過率Ｔ_１は、薄膜２４に入射前の光強度に対する薄膜２４を透過した後の光強度の比に相当する。

（２）式によれば、真空チャンバ２００内に配置された透明な基板２２に対して、単一の波長λをもつ光を連続的に照射し、薄膜形成プロセスに従って形成される薄膜２４についての内部透過率Ｔ_１を連続的に測定すると、膜厚ｄ_１が増加するにつれて内部透過率Ｔ_１は減少するはずである。そこで、基板２２の内部透過率Ｔ_ｓｕｂを「１」として、このときの吸光度Ａ_１を表すと（３）式のようになる。

たとえば、有機ＥＬディスプレイの発光層として用いられる代表的な有機薄膜であるＡｌｑ３の消衰係数ｋ_１は、波長４００［ｎｍ］において約０．２である。したがって、Ａｌｑ３の薄膜２４が形成された基板２２に対して４００［ｎｍ］の光を照射し、（３）式に基づいて吸光度Ａ_１を測定すると、薄膜２４の膜厚が１［ｎｍ］変化するごとに、吸光度Ａ_１は約０．００６だけ変化することになる。この程度の変化であれば、高性能な分光器を用いることで十分検出可能である。

（３）式に示すように光吸収現象のみを考慮した場合には、吸光度Ａ_１は薄膜２４の膜厚に比例することになるので、この吸光度Ａ_１の時間的な変化をモニターすることで、たとえば薄膜２４の形成速度を一定に制御することが可能となるはずである。しかしながら、実施の測定結果では、薄膜内部での光干渉の影響により、上述の図５および図６に示すような周期的な「うねり」が生じてしまう。この結果、吸光度Ａ_１の時間的な変化だけをモニターしただけでは、吸光度Ａ_１が標準とは異なる変化を示した場合に、それが、光干渉の影響によるよるものなのか、あるいは薄膜形成プロセス自体が正常でないことによるものなのかを区別することができない。

そこで、次に、被測定物ＯＢＪ内部の光干渉現象について検討する。
図７に示すように、真空雰囲気と薄膜２４との界面における反射率をＲ_ｆとし、真空雰囲気から薄膜２４を経て基板２２までの透過率をＴ_ｆとし、基板２２と真空雰囲気との界面における反射率をＲ_０とし、基板２２と薄膜２４との界面における反射率をＲ_ｇとし、基板２２から薄膜２４を経て真空雰囲気までの透過率をＴ_ｆとし、基板２２に入射する光の波長において吸収があるとした場合の基板２２の内部透過率をＴ_ｉとする。

次に、真空雰囲気と薄膜２４との界面における振幅反射率をｒ_０１とし、薄膜２４と基板２２との界面における振幅反射率をｒ_１２とし、薄膜２４の界面間の振幅透過率をｔ_０１とし、基板２２の界面間の振幅透過率をｔ_１２とすると、真空雰囲気から薄膜２４を通過した後に基板２２の界面で反射する光の振幅反射率ｒ_ｆ、および真空雰囲気から薄膜２４を通過した後に基板２２に入射する光の振幅透過率ｔ_ｆは、それぞれ（４）式のように表すことができる。なお、真空雰囲気を添え字「０」で表し、薄膜２４を添え字「１」で表し、基板２２を添え字「２」で表す。

また、真空雰囲気と基板２２との界面で反射した光が基板２２と薄膜２４の界面で反射するときの振幅反射率ｒ_ｇは、（５）式のように表すことができる。

上述の（４）式および（５）式中において、βは干渉位相角を示す。この干渉位相角βは、（６）式のように表すことができる。

ところで、一般的に、振幅透過率および振幅反射率は、ｐ偏光成分（添え字「ｐ」）とｓ偏光成分（添え字「ｓ」）について（７）式のように表すことができる。なお、式中の添え字「ｉ」および「ｉ−１」は、上述の真空雰囲気、薄膜２４、基板２２のそれぞれに割り当てた添え字のいずれかに対応し、φ_ｉは、ｉ層（ｉ＝０，１，２）に対する光の入射角である。

上述した反射率Ｒ_ｆ，透過率Ｔ_ｆ，反射率Ｒ_ｇと、振幅反射率ｒ_ｆ，振幅透過率ｔ_ｆ，振幅反射率ｒ_ｇとの関係は、（８）式のように表すことができる。

基板２２上に薄膜２４が形成された被測定物ＯＢＪの「真の」透過率Ｔは、（９）式のように表すことができる。

一方、薄膜２４が形成される前の基板２２単体の透過率Ｔ_ｓｕｂは、（１０）式のように表すことができる。

（９）式および（１０）式から、基板２２上に薄膜２４が形成された被測定物ＯＢＪの「真の」吸光度Ａは、（１１）式のように表すことができる。

（１１）式に示す被測定物ＯＢＪの「真の」吸光度Ａに含まれる反射率Ｒ_ｆ，Ｒ_ｇおよび透過率Ｔ_ｆは、（４），（５），（８），（９）式に示すように、被測定物ＯＢＪ内部での光干渉に起因する干渉因子である干渉位相角βを含んでいる。この干渉位相角βは「角度」であるので、（４）式および（５）式中のｅ^−ｊ２βは周期的に変化する。すなわち、薄膜２４の成長につれて、薄膜内部での光干渉の影響が現れることを意味する。

また、実際の測定においては、被測定物ＯＢＪに照射された光の一部は、真空雰囲気と薄膜２４との界面で反射し、また別の一部は、薄膜２４と基板２２との界面で反射する。また、基板２２の内部でも光は内部反射を繰返す。

以上のように、被測定物ＯＢＪ内部では光干渉現象が生じるため、測定される吸光度Ａは、（３）式に示すような薄膜の膜厚に比例するような関係ではなく、周期的にうねる曲線となる。

＜本実施の形態に従う状態測定装置における光学的現象＞
測定される吸光度Ａの値が薄膜２４の膜厚の変化に比例しない原因は、薄膜内部での光干渉に起因する干渉位相角βが存在するからである。

図８は、被測定物ＯＢＪで生じる光干渉を説明するための模式図である。
図８を参照して、被測定物ＯＢＪに照射された光のうち、薄膜２４を透過して基板２２へ入射する光と、薄膜２４と基板２２との界面で反射した後、さらに真空雰囲気と薄膜２４との界面で反射する光との間では、光干渉を生じ得る。干渉位相角βは、このような光干渉を反映したものである。

したがって、これら２つの界面において反射する光を抑制できれば、薄膜内部での光干渉は生じず、言い換えれば、薄膜２４の膜厚変化による吸光度Ａの周期変動は起こらなくなる。

ところで、ｐ偏光成分のみに着目すると、（７）式から、薄膜２４（添え字「１」）と基板２２（添え字「２」）との界面における振幅反射率ｒ^（ｐ） _１２、および真空雰囲気（添え字「０」）と薄膜２４（添え字「１」）の界面における振幅反射率ｒ^（ｐ） _０１は、（１２）式のように表すことができる。

（１２）式において、以下の（１３）式または（１４）式の条件が成立するように測定を行なえば、振幅反射率ｒ^（ｐ） _１２＝０、または振幅反射率ｒ^（ｐ） _０１＝０となる。

すなわち、振幅反射率ｒ^（ｐ） _１２＝０であれば、薄膜２４と基板２２との界面で反射が生じないため、真空雰囲気と薄膜２４との界面で反射する光が存在しても、薄膜内部での光干渉を生じない。一方、振幅反射率ｒ^（ｐ） _０１＝０であれば、真空雰囲気と薄膜２４との界面で反射が生じないため、薄膜２４と基板２２との界面で反射する光が存在しても、薄膜内部での光干渉を生じない。

真空雰囲気から薄膜２４への光の入射角をφ_０とし、真空雰囲気の複素屈折率Ｎ_０を「１」とすると、（１３）式および（１４）式は、それぞれ以下の（１５）式および（１６）式のように変形できる。

（１５）式は、被測定物ＯＢＪに光を照射した場合に、薄膜２４と基板２２との界面においてｐ偏光成分の反射を生じさせない入射角φ_０の値を意味している。また、（１６）式は、被測定物ＯＢＪに光を照射した場合に、真空雰囲気と薄膜２４との界面においてｐ偏光成分の反射を生じさせない入射角φ_０の値を意味している。

すなわち、（１５）式および（１６）式を満たす入射角φ_０は、それぞれ薄膜２４と基板２２との界面、および真空雰囲気と薄膜２４との界面についての（擬似）ブリュースター角（Brewster angle）に相当する。別の観点から見ると、（１５）式および（１６）式を満たす入射角φ_０は、それぞれ薄膜２４と基板２２との界面、および真空雰囲気と薄膜２４との界面において、ｐ偏光成分についての振幅反射率が極小値となる角度であるとも言える。

このように、ｐ偏光成分については、吸光度Ａに周期的な変動を生じさせる干渉位相角βの影響をゼロにすることができる。

一方、ｓ偏光成分については、（擬似）ブリュースター角のような臨界的な関係は成立せず、その振幅反射率が極小値をとるような入射角は存在しない。言い換えれば、ｓ偏光成分については、吸光度Ａに周期的な変動を生じさせる干渉因子の影響をゼロにすることはできない。

以上の数学的な検討によって示されるように、吸光度Ａに周期的な変動を生じさせる干渉位相角βの影響をゼロにするためには、被測定物ＯＢＪに対して、ｓ偏光成分を極力低減して、ｐ偏光成分を主体とする光を、（１５）式または（１６）式を満たす入射角φ_０で照射すればよいことがわかる。

図９は、この発明の実施の形態に従う状態測定装置１００の要部を示す模式図である。
図９を参照して、本実施の形態に従う状態測定装置１００では、偏光制御部８が照射部６から照射される光からｓ偏光成分を抑制し、ｐ偏光成分を主体とする光が照射光として所定の入射角φ_０で被測定物ＯＢＪへ照射される。そして、受光部１０は、被測定物ＯＢＪを透過した光（透過光）を受光し、この受光した光の強度に基づいて、基板２２上に形成された薄膜２４の膜厚が測定される。

なお、照射部６は、薄膜２４が形成される側から基板２２に向けて照射光を照射する。
＜適用例＞
一例として、有機ＥＬディスプレイに用いられるデバイスの薄膜の状態測定について説明する。

有機ＥＬディスプレイの発光層として用いられる代表的な有機薄膜であるＡｌｑ３の複素屈折率Ｎ_１は、波長４００［ｎｍ］において１．８−ｊ０．２である。この複素屈折率Ｎ_１の値を用いて、（１６）式に従って入射角φ_０を算出すると、入射角φ_０＝６１°を得ることができる。また、（１５）式に従って入射角φ_０を算出すると、入射角φ_０≒８０°を得ることができる。しかしながら、この（１５）式に従って算出される入射角φ_０は、被測定物ＯＢＪに対して水平に近い方向から照射光を照射する必要があり、スペースの限られた真空チャンバ２００内の膜厚測定を考えると、現実的な値ではないので、採用しなかった。当然のことながら、膜厚測定の環境によっては、（１５）式に従って算出される入射角φ_０を採用してもよい。

したがって、基板２２上にＡｌｑ３の薄膜を形成する薄膜形成プロセスにおいて、照射光として波長４００［ｎｍ］の単一波長光を採用した場合には、照射光の基板２２（被測定物ＯＢＪ）への入射角φ_０を６１°に設定することで、薄膜の膜厚の比例した吸光度Ａ_１をモニターすることができる。

図１０は、この発明の実施の形態に従う状態測定装置１００を用いて薄膜２４の吸光度を測定した結果である。なお、図１０に示す測定結果は、図５に示す測定結果と同じ被測定物ＯＢＪから得たものである。

図１１は、この発明の実施の形態に従う状態測定装置１００を用いて薄膜２４の透過率（波長特性）を測定した結果である。なお、図１１に示す測定結果は、図６に示す測定結果と同じ被測定物ＯＢＪから得たものである。

図１０を参照して、本実施の形態に従う状態測定装置１００を用いて、照射光を基板２２（被測定物ＯＢＪ）に適切な入射角で照射することで、基板２２上に形成される薄膜２４の膜厚に比例した吸光度を得ることができることがわかる。また、図１１を参照して、複素屈折率（屈折率および消衰係数）がほぼ一定となる４５０［ｎｍ］以上の波長帯域では、照射光の波長に依存することなく、ほぼ一定の透過率が得られることがわかる。

このように、本実施の形態に従う状態測定装置１００を用いることにより、薄膜２４の膜厚と吸光度との比例関係が崩れる部分（うねり部）、および照射光の波長に依存して透過率が変動する部分（うねり部）のいずれについても解消できる。

＜入射角についての検討＞
上述の説明では、照射光を（１５）式または（１６）式を満たす入射角φ_０で照射する場合について例示したが、以下に説明するように、（１５）式または（１６）式を満たす入射角φ_０と全く同じ値を採用しなくともよい。すなわち、必要な測定精度などに応じて、（１５）式または（１６）式を満たす入射角φ_０を含む所定の角度範囲内の入射角を採用すればよい。

透過光との間で光干渉を生じる内部反射光は、薄膜２４と基板２２との界面で反射した後、さらに薄膜２４と真空雰囲気との界面で反射した光である。したがって、透過光と光干渉を生じるｐ偏光成分の内部反射光は（１９）式のように表すことができる。

なお、（１９）式は、薄膜２４と基板２２との界面におけるｐ偏光成分の反射率と、薄膜２４と真空雰囲気との界面におけるｐ偏光成分の反射率との積を示す。

図１２は、被測定物ＯＢＪにおいて透過光と光干渉を生じる内部反射光（ｐ偏光成分）の反射率特性を示す図である。なお、図１２は、上述の（１９）式を入射角φ_０についてプロットしたグラフである。

図１２を参照して、被測定物ＯＢＪにおいて透過光と光干渉を生じる内部反射光（ｐ偏光成分）は、入射角φ_０が約７０°である場合に極小値（ゼロ）をとる。これは、薄膜２４と基板２２との界面での反射率、および真空雰囲気と薄膜２４との界面での反射率のいずれの影響をも受けるためである。言い換えれば、照射光の入射角φ_０を薄膜２４と基板２２との界面についての（擬似）ブリュースター角（この場合には、入射角φ_０＝６１°）、または真空雰囲気と薄膜２４との界面についての（擬似）ブリュースター角（この場合には、入射角φ_０≒８０°）と全く一致させなくとも、少なくとも両者の間にある入射角であれば、内部反射光を十分に低減できることを意味する。また、入射角φ_０が０°である場合の反射率が約０．０８０［％］（最大値）であることを考えれば、入射角φ_０が４５°であっても、その約１／４の０．０２０［％］にすぎない。

本実施の形態に従う状態測定装置１００は、薄膜の膜厚と吸光度との間の比例関係が崩れる部分（うねり部）を低減することを目的とするものである。そのため、透過光と光干渉を生じる内部反射光（ｐ偏光成分）を入射角φ_０が０°である場合に比較して、いくらかでも小さくできれば、その効果を達成することができる。すなわち、照射光の入射角φ_０を非ゼロの任意の角度とすることで、基板２２上に形成される薄膜２４の状態を高精度で測定することができる。

したがって、本実施の形態に従う状態測定装置１００では、照射光の入射角φ_０は、（１５）式または（１６）式を満たす入射角φ_０を含む許容範囲内のいずれかの値であればよい。具体的な許容範囲の一例として、照射光の入射角φ_０＝０°である場合の反射率（最大値）に比較して、その値が約１／４以下となるような角度範囲とすることができる。より好ましくは、（１６）式を満たす入射角φ_０と（１５）式を満たす入射角φ_０との間を許容範囲とすることができる。

あるいは、図１２に示すように、（１６）式を満たす入射角φ_０（＝６１°）に対して約−２５°から約＋１０°の範囲を許容範囲とすることができる。これは、真空チャンバ２００内での配置を考慮した場合に、より小さい入射角が好ましいからである。より好ましくは、（１６）式を満たす入射角φ_０を含む少なくとも±１０°の範囲を許容範囲とすることができる。

図１３は、照射光の入射角φ_０と吸光度Ａ_１の線形性との関係を説明するための図である。図１３は、４種類の入射角φ_０（０°，３０°，５０°，６０°）の各々について、被測定物ＯＢＪの吸光度の測定結果を示す。

図１３を参照して、入射角φ_０＝５０°および入射角φ_０＝６０°の場合には、薄膜の膜厚と吸光度との間には、実用上十分な比例関係が維持されていることがわかる。また、入射角φ_０＝３０°の場合には、周期的な「うねり」が若干生じているが、この場合であっても、入射角φ_０＝０°の場合に比較してその比例関係が大きく改善されていることがわかる。

上述したように、照射光の入射角φ_０については、必ずしも（１５）式または（１６）式を満たす角度と全く同一にする必要はなく、所定の許容範囲内にある非ゼロの角度を用いることができる。

＜演算処理部の構成＞
図１４は、この発明の実施の形態に従う状態測定装置１００の演算処理部１６の概略のハードウェア構成を示す模式図である。

図１４を参照して、演算処理部１６は、代表的にコンピュータによって実現され、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating System）を含む各種プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１６０と、ＣＰＵ１６０でのプログラムの実行に必要なデータを一時的に記憶するメモリ部１６６と、ＣＰＵ１６０で実行されるプログラムを不揮発的に記憶するハードディスク部（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）１６５とを含む。また、ハードディスク部１６５には、後述するような処理を実現するためのプログラムが予め記憶されており、このようなプログラムは、ＦＤドライブ１６８またはＣＤ−ＲＯＭドライブ１６７によって、それぞれフレキシブルディスク１６８ａまたはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）１６７ａなどから読み取られる。

ＣＰＵ１６０は、キーボードやマウスなどからなる入力部１６４を介してユーザなどからの指示を受取るとともに、プログラムの実行によって測定される測定結果などをディスプレイ部１６２へ出力する。

インターフェイス部１６３は、検出器１４（図１）とデータ通信可能に接続され、検出器１４から出力される透過光の強度を示す信号を受信する。あるいは、インターフェイス部１６３は、薄膜形成プロセスの制御装置（図示しない）に対して、プロセスを制御するための信号を出力する。

＜演算処理部の制御構造＞
図１５は、この発明の実施の形態に従う状態測定装置１００の演算処理部１６の制御構造を示すブロック図である。図１５に示すブロック図は、演算処理部１６のＣＰＵ１６０がハードディスク部１６５などの予め格納されたプログラムをメモリ部１６６などにロードして実行することで実現される。

図１５を参照して、演算処理部１６は、制御構造として、切換部１１０と、第１レジスタ１１２と、第２レジスタ１１４と、吸光度算出部１１６と、データバッファ１１８と、グラフ表示部１２０と、膜生成速度算出部１２２と、プロセス制御部１２４と、膜厚算出部１２６と、検量線ファイル１２８とを含む。

切換部１１０は、検出器１４（図１）から出力される透過光の強度を示す信号を受信し、切換指令に応じて、当該信号を第１レジスタ１１２および第２レジスタ１１４のいずれか一方に選択的に出力する。第１レジスタ１１２は、薄膜形成プロセスなどの実行中（すなわち、膜厚の成長中）における被測定物ＯＢＪの透過光の強度を示す値（計測値）Ｉを格納する。一方、第２レジスタ１１４は、薄膜形成プロセスなどの実行前の被測定物ＯＢＪ（すなわち、薄膜が形成されていない基板単体の状態）の透過光の強度を示す値（レファレンス値）Ｉ_ｓｕｂを格納する。より具体的には、切換部１１０は、検出器１４から出力される透過光の強度を示す信号を、外部からのレファレンス／計測切換指令に応じて、第１レジスタ１１２および第２レジスタ１１４のいずれかに一方に格納する。なお、第１レジスタ１１２に格納される値は、検出器１４からの出力の更新に伴って順次更新される。

吸光度算出部１１６は、第１レジスタ１１２および第２レジスタ１１４にそれぞれ格納される値を用いて、吸光度を算出する。より具体的には、吸光度算出部１１６は、第１レジスタ１１２に格納される計測値Ｉを第２レジスタ１１４に格納されるレファレンス値Ｉ_ｓｕｂで割り算した上で、その商についての対数を計算することで、吸光度Ａ（＝−ｌｎ（Ｉ／Ｉ_ｓｕｂ））を算出する。なお、吸光度算出部１１６は、第１レジスタ１１２に格納される値が更新される毎に、吸光度を算出する。

データバッファ１１８は、吸光度算出部１１６で順次算出される吸光度を所定期間に亘って時系列に格納する。

グラフ表示部１２０は、データバッファ１１８に格納される吸光度の時系列のデータに基づいて、吸光度の時間的変化を示すグラフを作成し、そのグラフをディスプレイ部１６２（図１４）などに表示させる。なお、吸光度は、被測定物の薄膜の膜厚に比例するので、吸光度の時間的変化は、薄膜の膜厚の時間的変化とみなすことができる。

膜生成速度算出部１２２は、データバッファ１１８に時系列に格納される吸光度のデータに基づいて、単位時間あたりに成長した薄膜の膜厚を算出し、その値を膜生成速度として出力する。

プロセス制御部１２４は、膜生成速度算出部１２２から出力される膜生成速度に基づいて、対象とする薄膜形成プロセスに対する制御指令を与える。より具体的には、多くの薄膜形成プロセスでは薄膜を均一速度で形成することが望ましいため、プロセス制御部１２４は、膜生成速度が一定の目標値を維持するように、蒸発源３００（図１）からの薄膜材料の放散量などを制御する。上述したように、本実施の形態に従う状態測定装置１００は、薄膜の膜厚と比例した吸光度を測定できるので、このような膜生成速度の制御を高精度に行なうことができる。

膜厚算出部１２６は、予め取得しておいた検量線を参照して、吸光度算出部１１６で算出される吸光度から被測定物ＯＢＪに形成された薄膜の膜厚を算出し、その値を出力する。より具体的には、検量線ファイル１２８は、基板上に形成される薄膜の材質別に１つ以上の検量線を格納している。なお、それぞれの検量線は、膜厚が既知のサンプルを用いて実験的に取得することができる。膜厚算出部１２６は、外部からの材質情報に応じて、検量線ファイル１２８から対応の検量線を参照することで、その検量線上において吸光度算出部１１６からの吸光度に対応する膜厚を取得する。

上述のように、（１）吸光度（膜厚）の時間的変化を表示する構成（データバッファ１１８およびグラフ表示部１２０）、（２）膜生成速度を算出する構成（データバッファ１１８、膜生成速度算出部１２２）、（３）薄膜形成プロセスを制御する構成（データバッファ１１８、膜生成速度算出部１２２、プロセス制御部１２４）、（４）膜厚を算出する構成（膜厚算出部１２６、検量線ファイル１２８）の合計４種類の演算処理を含む演算処理部１６の構成について例示した。しかしながら、上述の４種類の演算処理が必ずしもすべて必要であることもなく、対象とする薄膜形成プロセスに応じて、必要な機能およびそれに対応する構成を採用すればよい。

＜処理手順＞
図１６は、この発明の実施の形態に従う状態測定装置１００を用いて被測定物ＯＢＪを測定する処理手順を示すフローチャートである。

図１６を参照して、まず、基板搬入機構（図示しない）またはユーザが、真空チャンバ２００（図１）内に基板２２を配置する（ステップＳ１００）。そして、被測定物ＯＢＪに対する照射光の入射角が所定の角度となるように、照射部６および受光部１０が配置および／または調整される（ステップＳ１０２）。次に、真空ポンプ（図示しない）が、真空チャンバ２００内を減圧して真空状態を形成する（ステップＳ１０４）。

続いて、ユーザなどからの指令に応じて、状態測定装置１００の演算処理部１６が光源２に照射指令を与える。すると、光源２は、照射光を発生し、この照射光は、光ファイバ４、照射部６および偏光制御部８を通過した後、基板２２に向けて照射される（ステップＳ１０６）。この照射光の一部は、基板２２を通過し、基板２２の照射面と反対側の面から透過光として出射される。透過光は、受光部１０および光ファイバ１２を通過した後、検出器１４へ入射する。検出器１４は、この透過光の強度を検出し、その検出結果を演算処理部１６へ出力する。演算処理部１６は、検出器１４からの透過光の強度をレファレンス値Ｉ_ｓｕｂとして格納する（ステップＳ１０８）。

このレファレンス値Ｉ_ｓｕｂの格納後、基板２２上への薄膜形成プロセスが開始される（ステップＳ１１０）。すなわち、真空チャンバ２００内に配置された蒸発源３００は、薄膜材料の放散を開始する。

この薄膜形成プロセスの開始に伴って、光源２が照射光の発生を開始する（ステップＳ１１２）。また、演算処理部１６は、検出器１４で検出される透過光の強度を計測値Ｉとして順次格納する（ステップＳ１１４）。さらに、演算処理部１６は、必要な演算処理（吸光度および／または膜厚の時間的変化の表示、膜生成速度の算出、薄膜形成プロセスの制御、膜厚の算出など）を実行する（ステップＳ１１６）。

さらに、演算処理部１６は、薄膜形成プロセスが終了したか否かを判断する（ステップＳ１１８）。薄膜形成プロセスが終了していなければ（ステップＳ１１８においてＮＯ）、ステップＳ１１４以降の処理を繰返す。

薄膜形成プロセスが終了していれば（ステップＳ１１８においてＹＥＳ）、処理は終了する。

＜第１変形例＞
上述の実施の形態では、照射部６、偏光制御部８および受光部１０を真空チャンバ内に配置した構成について例示したが、これらの部位を真空チャンバ外に配置してもよい。

図１７は、この発明の実施の形態の第１変形例に従う状態測定装置１００Ａの概略構成を示す模式図である。

図１７を参照して、この発明の実施の形態の第１変形例に従う状態測定装置１００Ａは、観察窓２０２および２０４を設けた真空チャンバ２００Ａの周囲に配置される。観察窓２０２は、真空チャンバ２００Ａの一方面に設けられており、観察窓２０４は、真空チャンバ２００Ｂの観察窓２０２が設けられた面とは反対の面に設けられている。そして、照射部６および偏光制御部８は、観察窓２０２を介して入射光が照射されるように、観察窓２０２の近傍に配置され、受光部１０は、観察窓２０４を介して透過光を受光できるように、観察窓２０４の近傍に配置される。

さらに、照射部６および偏光制御部８と、受光部１０とは、連結竿２１０によって機械的に連結されており、これにより両者は、同一の軸線上に配置された状態を維持する。この連結竿２１０の中間点は、モータ２１２の軸と機械的に連結されている。そのため、照射部６、偏光制御部８および受光部１０は、同一の軸線上の位置関係を維持しつつ、所定の回転軸を中心に回転可能となる。このような構成によって、照射部６、偏光制御部８および受光部１０は、被測定物ＯＢＪに形成される薄膜の材質などに応じて、照射光の入射角を適切に調整することができる。

すなわち、上述の（１５）式および（１６）式に示すように、照射光の最適な入射角φ_０は、薄膜の複素屈折率や基板の複素屈折率によって変動するが、図１７に示すような構成を採用することで、被測定物ＯＢＪの材質による入射角φ_０の変動を調整することができる。さらに、演算処理部１６は、外部入力される材質情報に応じて、適切な入射角φ_０を算出し、実際の照射光の入射角が当該適切な値となるように、モータ２１２に指令を与えるようにしてよい。

その他の構成については、上述の実施の形態に従う状態測定装置１００と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

＜第２変形例＞
上述の実施の形態および第１変形例では、真空蒸着法を用いた薄膜形成プロセスに適用する場合の構成について例示したが、薄膜形成プロセスの後工程などに適用することもできる。たとえば、基板に有機材料を塗布することで薄膜を形成するプロセスにおいて、部分的な塗布ムラを検出するために本発明に係る状態測定装置を適用してもよい。

図１８は、この発明の実施の形態の第２変形例に従う状態測定装置１００Ｂの概略構成を示す模式図である。

図１８を参照して、この発明の実施の形態の第２変形例に従う状態測定装置１００Ｂは、連続的に搬送される被測定物ＯＢＪを測定対象とし、被測定物ＯＢＪの搬送経路に沿って配置される。

上述のこの発明の実施の形態の第１変形例に従う状態測定装置１００Ａと同様に、照射部６および偏光制御部８と、受光部１０とは、連結竿２１０によって機械的に連結されており、被測定物ＯＢＪに形成される薄膜の材質などに応じて、照射光の入射角を適切に調整することができる。

その他の構成については、上述の実施の形態に従う状態測定装置１００および実施の形態の第１変形例に従う状態測定装置１００Ａと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

なお、上述の実施の形態ならびにその第１および第２変形例では、薄膜が形成される側から照射光を照射する構成について例示したが、反対側、すなわち基板側から照射光を照射するようにしてもよい。この場合の入射角についても、（１５）式および（１６）式に基づいて決定することができる。

本実施の形態によれば、薄膜生成プロセスの処理毎に何らかの部品を交換する必要がないのでランニングコストを抑制することができる。また、本実施の形態によれば、反射型ではなく透過型の測定方法を採用するので、被測定物に対する厳密な焦点調整などが不要となるとともに、ＳＮ（Signal to Nose）比を高くすることができる。さらに、被測定物と照射部との位置関係についても厳密な調整が不要であるため、被測定物の形状に対してロバストとなる。

また、本実施の形態によれば、ｐ偏光成分を主体とする照射光を、非ゼロの入射角で被測定物に照射することで、被測定物の内部で生じる光干渉に伴う誤差要因を低減することができる。これにより、基板上の薄膜の成長に伴う測定結果の「うねり」や、波長依存性の「うねり」などを低減することができる。これにより、基板上に形成される薄膜の膜厚に比例した測定結果を得ることができる。この測定結果をモニターすることで、たとえば、薄膜形成プロセスを緻密に制御して、薄膜の形成速度が一定にすることができる。

［その他の実施の形態］
本発明に係るプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明に係るプログラムに含まれ得る。

さらに、本発明に係るプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明に係るプログラムに含まれ得る。

さらに、本発明に係るプログラムによって実現される機能の一部または全部を専用のハードウェアによって構成してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従う状態測定装置の概略構成を示す模式図である。 図１に示す被測定物の代表的な構造を示す模式図である。 有機ＥＬディスプレイの薄膜材料として用いられる有機化合物の光学特性の一例を示す図である。 本発明に関連する状態測定装置の要部を示す模式図である。 図４に示す本発明に関連する状態測定装置を用いて薄膜の吸光度を測定した結果である。 図４に示す本発明に関連する状態測定装置を用いて薄膜の透過率（波長特性）を測定した結果である。 被測定物における光学的現象を説明するための模式図である。 被測定物で生じる光干渉を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態に従う状態測定装置の要部を示す模式図である。 この発明の実施の形態に従う状態測定装置を用いて薄膜２４の吸光度を測定した結果である。 この発明の実施の形態に従う状態測定装置を用いて薄膜２４の透過率（波長特性）を測定した結果である。 被測定物において透過光と光干渉を生じる内部反射光（ｐ偏光成分）の反射率特性を示す図である。 照射光の入射角と吸光度の線形性との関係を説明するための図である。 この発明の実施の形態に従う状態測定装置の演算処理部の概略のハードウェア構成を示す模式図である。 この発明の実施の形態に従う状態測定装置の演算処理部の制御構造を示すブロック図である。 この発明の実施の形態に従う状態測定装置を用いて被測定物を測定する処理手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態の第１変形例に従う状態測定装置の概略構成を示す模式図である。 この発明の実施の形態の第２変形例に従う状態測定装置の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

２ 光源、４，１２ 光ファイバ、６ 照射部、８ 偏光制御部、１０ 受光部、１２ 光ファイバ、１４ 検出器、１６ 演算処理部、２２ 基板、２４ 薄膜、１００，１００Ａ，１００Ｂ 状態測定装置、１１０ 切換部、１１２，１１４ レジスタ、１１６ 吸光度算出部、１１８ データバッファ、１２０ グラフ表示部、１２２ 膜生成速度算出部、１２４ プロセス制御部、１２６ 膜厚算出部、１２８ 検量線ファイル、１６０ ＣＰＵ、１６２ ディスプレイ部、１６３ インターフェイス部、１６４ 入力部、１６５ ハードディスク部、１６６ メモリ部、１６７ ＣＤ−ＲＯＭドライブ、１６７ａ ＣＤ−ＲＯＭ、１６８ ＦＤドライブ、１６８ａ フレキシブルディスク、２００，２００Ａ，２００Ｂ 真空チャンバ、２０２，２０４ 観察窓、２１０ 連結竿、２１２ モータ、３００ 蒸発源、ＯＢＪ 被測定物。

Claims (8)

1. 基板上に形成される膜の状態を測定する状態測定装置であって、
   単一波長の光を発生する光源と、
   前記光源からの光を非ゼロの入射角で前記基板に照射する照射部とを備え、前記照射部は、前記膜が形成される側、または、前記膜が形成されている側、から前記基板に向けて光を照射し、
   前記照射部から照射される光の光軸上に配置され、前記基板を透過した光を受光する受光部と、
   前記光源から前記基板までの光学経路上に配置され、前記基板に照射されるｓ偏光成分を抑制する偏光制御部と、
   前記照射部と前記受光部とを同一の軸線上に固定配置する連結竿と、
   前記連結竿を所定の回転軸を中心に回転させるモータと、
   前記受光部で受光された光の強度を検出する検出部と、
   前記検出部で検出された強度に基づいて、前記基板上に形成された膜の状態値を算出する演算処理部とを備える、状態測定装置。
2. 前記基板は、真空チャンバ内において前記膜が形成され、
   前記照射部は、前記真空チャンバの一方面に設けられた第１の観察窓を通じて光を照射し、
   前記受光部は、前記真空チャンバの対向する面に設けられた第２の観察窓を通じて光を受光する、請求項１に記載の状態測定装置。
3. 前記非ゼロの入射角は、前記基板の周辺雰囲気と前記膜との界面におけるｐ偏光成分の振幅反射率が極小値となる第１の角度を含む、所定の角度範囲内の値である、請求項１または２に記載の状態測定装置。
4. 前記非ゼロの入射角は、前記膜と前記基板との界面におけるｐ偏光成分の振幅反射率が極小値となる第２の角度を含む、所定の角度範囲内の値である、請求項１または２に記載の状態測定装置。
5. 前記非ゼロの入射角は、前記膜と前記基板との界面におけるｐ偏光成分の反射率と、前記膜と前記基板の周辺雰囲気との界面におけるｐ偏光成分の反射率との積が、入射角をゼロとした場合の値に比較して１／４以下となる角度範囲内の値である、請求項１または２に記載の状態測定装置。
6. 前記偏光制御部は、特定方向の偏光成分のみを通過させる偏光素子であり、
   前記偏光素子は、前記照射部から前記基板に照射される光のうち、ｐ偏光成分を通過させるように配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の状態測定装置。
7. 前記演算処理部は、基板単体について検出される強度をレファレンスとして予め格納し、前記レファレンスに対する前記検出部で検出された強度の比率に基づいて、前記基板上に形成された膜の膜厚を示す値を算出する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の状態測定装置。
8. 基板上に形成される膜の状態を測定する状態測定方法であって、
   ｐ偏光成分を主体とする単一波長の光を非ゼロの入射角で照射部から前記基板に照射するステップを備え、当該単一波長の光は、前記膜が形成される側、または、前記膜が形成されている側、から前記基板に向けて照射され、さらに
   前記照射部から照射される光の光軸上に配置された受光部で、前記基板を透過した光を受光するステップと、
   受光した光の強度を検出するステップと、
   検出した強度に基づいて、前記基板上に形成された膜の状態値を算出するステップと、
   前記照射部と前記受光部とを同一の軸線上に固定配置する連結竿を、モータを用いて所定の回転軸を中心に回転させことで、照射される光の前記基板への入射角を調整するステップとを備える、状態測定方法。

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