JPS6134442A - 試料表面ないしは試料の表面膜層の物理的特性を検査するためのエリプソメトリ測定法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念に記載の試料
表面ないしは試料表面膜層の物理的特性を検査するため
のエリプソメトリ測定法と特許請求の範囲第２項の上位
概念に記載のエリプソメトリ装置とに関する。

を検査するための種々の測定法の総称と理解されている
。この場合原理的には既知の偏光状態を有する光線が試
料で反射されるかまたは試料を透過される。試料で光が
反射または透過した後の偏光の変化から光学的計算によ
り試料の物理的特性が求められる。

反射エリプソメ）　ＩＪ測定法においては、試料は反射
面を有し、光線は鋭角の入射角をなしてその面に入射さ
れる。エリシンメトリによる測定結果から試料の表面物
ｐの屈折率と吸収係数とが求められる。試料に誘電性薄
膜が形成されているときは、この誘電性薄膜の厚さと屈
折率との決足が可能である。反射エリプソメトリ測定法
はこのような薄膜ないし膜層の測定に最も鋭敏で正確な
方法である。

反射光線の代シに試料を透過した光線の解析もまた可能
である。この方法を透過エリプソメトリ測定法という。

透明物質の質量特性、たとえば結晶物質の複屈折とか糖
溶液の光学的回転とかを検査するために、透過エリプソ
メトリ測定法により偏光の変化を測定する同様な手法が
利用可能である。この方法は一般に偏光測定法といわれ
ているが、エリシンメトリ測定法の範躊に含まれるもの
である。

説明を簡単にするために以下の記述では主として反射エ
リプソメトリ測定法だけを例示しているが、特に説明が
ない限シこの記述は透過エリプソメ）　ＩＪ　ｉ１１定
法および偏光測定法にも適用する。

エリシンメトリ測定法においては、試料の当該物理量が
光線の両像光成分の相対強度と径路差とに同時に影響を
及ぼす。この両像光成分への外部の影響は同程度なので
、エリプソメトＩＪ　＆ｌｉ定法はこのような外部の影
をに対してはきわめて鈍感である。したがって通常の研
究所設備におけるエリシンメトリ測定法の精度がきわめ
て高いこともこのことから説明がつく。

エリプソメトリ測定法は高度に進歩した技術であって多
数の著者があシ、その中でもＲ，Ｎ、Ａ。

ＡｚｚａｍとＮ、　Ｍ、　Ｂａ５ｈａｒａ　　との共著
による「エリプソメトリ測定法と偏光Ｊ　（’Ｅｌｌｉ
ｐｓｏｍｅｔｒｙａｎｄ　ｐｏｌａｎｉｚｅｄ　Ｌｉｇ
ｈｔ”、　Ｎａｒｔｈ　ＨｏｌｌａｎｄＰｕｂｌｉｓｈ
ｉｎｇ　Ｃｏ、、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　１９７７　）に
エリプソメトリ測定法の種々のことが記述されている。

エリプソメトリ測定法においては、使用測定器（エリプ
ソメータ）と測定データの採取および解析の方法との点
で種々様々である。

エリプソメータは実質的には、偏光された光を放出する
光源と、試料と、試料で反射ないし透過し、た元の偏光
量を検光する検光子とからなる。エリプソメータを構成
する場合には個々に光源と、光検出器と、ならひに２個
の偏光子とが使用され、その２個の偏光子のうち１個は
光源の近くに配置されていわゆる偏光子と呼ばれ、他の
１個は検光装置の近くに配置されて検光子と呼ばれる。

偏光子と検光子との間に試料が配置され、また偏光を変
調ないし変化させる１個または２個の装置すなわち偏光
変調器を具備することも可能である。これらの装置は、
部分偏光を得る偏光子であってもよく、または複屈折装
置（いわゆる補償子）あるいは光学的回転装置および／
または幾何学的回転装置であってもよい。たとえば偏光
子が試料に対し相対的に回転されるときは、幾何学的回
転が問題となる。個々のエリプソメータの間の相違は偏
光状態を変化させる装置の選び方による。光線の偏光状
態を、変化させる装置として補償板（λ／４板）を具備
したエリプソメータの基本構成は、たとえば文献「エリ
プソメトリ測定法と表面検査へのその応用Ｊ　　（Ｊｏ
ｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｅ　；Ｓｃｉθｎ
ｔｉｆｉｃ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、　Ｖｏｌ　６．
　Ａ５．　Ｍａｙｌ　９７３、　　Ｗ、Ｅ、Ｊ、Ｎｅａ
ｌ＋＋’　ｅｔ　ａｌ、：　”Ｅｌｌｌｐｓｏ−ｍｅｔ
ｒｙ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｔ
ｏ　５ｕｒｆａｃｅθｘａｍｉｎａｔｉ　ｏｎ　”　）
の４（１５）頁以降、とぐに４１０頁に記載されている
。

エリプソメータは選択構成によりたとえば精度、高測定
速度、複数波長の利用可能性などの点で異なる特性を有
する。

光学法則の方向非依存性により、２個の偏光子の間の光
学的構成部材のｊ■序は交換可能である。

このときでも測定器全体の機能は同一であるが。

この場合測定データの解析のとき光学的構成部材の状態
を考慮しなければならない。

エリプソメトリ測定法は、実質的に光測エリプソメトリ
法とゼロ・エリプソメトリ法とに分類される。ゼロ・エ
リプソメトリ法の場合は、試料により生じた偏光状態の
変化は偏光変調器を適切に調節して補償され、これによ
り検光子を通過する光線は消滅する。受取る強度が最小
となるようにする調節は手動または自動で実行される。

このときの測定結果は光線が消滅したときの偏光変調器
の位置である。このような測定法はたとえば公開欧州特
許出願第８０　１０１　９９３．６号（公開番号第００
１９０８８号）に記載されている。

光測エリプソメトリ法においては、偏光状態を変化させ
る装置をあらかじめ決められた方法で変イヒさせ、偏光
変調器を調整するごとに光検出器が受取る光強度を測定
する。そして、その試料についてのエリプソメトリ法に
よるデータは各測定器に対する数学モデルを利用して計
算される。

偏光変調器の調節ないし調整は２回転可能な変調器部分
で実行され、この場合１個または２個の偏光変調器は１
回転対称に構成されているその光学的要素を回転するこ
とによって光線の偏光状態を連続的に変化させる。ここ
で偏光子または１個の補償板の凹板はしばしば光線径路
に平行な回転軸のまわりに一定回転数で回転させること
で実行され、この場合受信６号の波形が測定される。

他の光測エリプソメトリ法は、偏光状態を変化させるた
めに１個ま是は複数個の電子光学的偏光変調器が使用さ
れ、その変調特性はそれ相応に制御され、この場合波形
が測定される。

さらにエリプソメトリ光線分割測定法もまた既知である
。この方法によると、試料で反射ないし透過したあと光
線は２本以上の光線に分割され、分割光線は別々の光検
出器で測定される。分割光線に対し別々の偏光変調器が
設けられている。偏光変調器の特性データと測定強度と
から試料の特性が求められる。

ゼロ・エリプソメトリ法においては光線を検知する光検
出器が必要であるが光量を計測する光検出器は必要では
なく、すなわち研究員の肉眼でも十分なくらいであるが
、この場合は比較的高精度かえられるがその代り測定作
業が遅い欠点はある。

このときの精度は、偏光変調器の調整の読取り精度いか
んによる。この場合、大抵２機械的に回転する光学的要
素が問題となる。光測エリプソメトリ法における測定精
度は光線強度を受取る光検出器の測定精度に依存する。

エリプソメータ構成部分が回転で調節される場合、これ
らの構成部分の角度調整がきわめて正確に行われるとと
もに受取る光強度の計測がきわめて正確に実行されねば
ならない。強度が異なる時間に計測されるので、光源に
書動があると測定結果に影響を息える。光線分割測定法
においては、なるほど光源強度の変動があっても不利な
結果とはならないが、しかし個々の光検出器および受光
器間の感度の変化が測定結果に影響してくる。

発明の摘要 本発明の課題は、種々のエリプソメ）　ＩＪ測定法に対
し光学的および電子的に不変の構成で応用し得る特許請
求の範囲第１項の上位概念に記載の方法と特許請求の範
囲第２項の上位概念に記載の装置とを提供することであ
る。

この課題は本発明により特許請求の範囲第１項記載の特
徴を有する方法と特許請求の範囲第２項記載の特徴を有
する装置とにより解決される。

本発明により新規な光測エリシソメトリ測定法と新規な
光測エリノンメータが提供される。本発明によると、光
線の偏光に影響を与える特性として１個の偏光変調器に
種々の光学的特性を有する反射面が設けられ、光線は該
反射面にとくに４５度ないし８５度の鋭角で入射し、こ
れらの面ば所按ネ不連続にある決められた段階で交代さ
れ、その交代の都度その不連続な段階に対応する（光検
出器で受取られた）強度が測定される。試料の偏光特性
は、これらの強度と偏光変調器の段階的に相互に異なる
不連続な調整値とから計算される。

本発明によるエリプソメータにおいては、相互に段階的
に異なシ橢円光の偏光に影響を与えるあらかじめ決めら
れた特性を有する２個以上の偏光変調器要素が装着使用
される。これらの偏光変調器要素は偏光変調器の中で空
間的に異なる位置に配置され順番に光線径路内に導入さ
れる。これらの偏光変調器要素によりある試料の測定過
程中偏光子と検光子とをある調整位置に固定したまま光
検出器によって段階的に異なる強度を受取って測定する
ように、これらの偏光変調器要素は構成されている。

偏光変調器要素の場合、均質で光学的に等方な媒体膜層
で形成された反射面が問題となり、この場合側々の偏光
変調器要素の等方な媒体の膜厚および／または屈折率は
相互に異っている。各々の反射面上には１層以上の膜層
が存在する。偏光変調器要素は、１個の回転担持体上に
配置可能で。

この担持体は個々の偏光変調器要素を光線径路内に導入
する。この場合回転軸は偏光変調器要素の反射面に直交
している。

しかしながら個々の偏光変調器要素を光線径路内に導入
するのに回転運動を用いる代９に、−列に配置された偏
光変調器要素を横移動するかまたは往復運動をさせるか
してこの偏光変調器要素を光線径路内に導入することも
また可能である。

本発明によると９通常の光測エリプソメトリ測定方法お
よび光測エリプソメータと異って、偏光された光の偏光
状態が偏光子と検光子との間で段階的に変化されるが、
この場合不連続な偏光状態の各々は、偏光変調器要素が
偏光された光の光線径路内に存在する限り保持される。

偏光変調器要素の各々に対応する強度が測定される。偏
光変調器要素の既知の値ないしは調整値とそのときの強
度とから試料の偏光特性が氷められる。これらの値から
、とくに試料の表面膜層の屈折率と吸収係数ともまた決
定される。試料を透過して偏光状態が変化されるときは
、透明試料物質の物性、たとえば複屈折特性が求められ
る。

偏光変調器要素は研磨された珪素から作ることが可能で
、この場合研磨表面は異なる厚さおよび／−または異な
る屈折率を有する誘電性薄膜で被覆される。試料の検査
に使用される偏光された光は測定過程において研磨面で
反射される。このように補償子に類似の作用をする等電
性表面の偏光特性は、もっばら試料の検査に使用される
光の入射角と波長とに依存する。ある偏光変調器要素の
表面に光が照射されている間、光の入射角と波長とのい
ずれも変化しない。

本発明は９種々のエリプソメトリ測定において光学的ま
たは電子的構成を変更することなく多様な適用の可能性
があるばか如でなく、さらに次のような利点を有してい
る。とくに反射面を有する４個の異なる偏光変調器要素
を使用すると、完全ナストークス・ベクトル・エリプソ
メトリ測定法が実行可能である。４つの強度工１ないし
工４の測定から、試料から来る光線のストークス・ベク
トルは次のマトリックス式でえられる。

Ｓ＝１ マトリックスＭは４個の偏光変調器要素の既知の特性か
ら計算される。Ｍが存在するためにはマトリックスＭの
行列式はゼロの値をとらないことが必要である。この条
件は、偏光変調器要素、とくに補償子としての作用をす
る偏光変調器要素の反射面上の表面膜層を適切に選択す
れば容易に達成可能である。

光線は種々の様式および方法で記述可能である。

単色偏光光線に対しては、瞬間電界ベクトルの記述とし
て次の等式が成立する。　　　　　　　　−この等式に
おいてＥＸおよびＥｙは複素振幅値を、？および９は直
交座標におけるＸおよびＹ方向の基本ベクトルを、Ｚは
伝播方向を、ωは角振動数を、ｋは伝播定数を、そして
θは定位相角を意味する。

全体強度は次式で表わされる。

ニーＩＥｘＩ　２＋　ｌ　ＢＥｙ１２ 偏光（かたより）は複素数として次のように表わされる
。

ｘ ｙ 位相角θは決まってなく個々の光線に対し測定可能では
ない。

有限バンド幅であってかつ完全偏光でない一般的な場合
にはさらに数値Ｐを考慮しなければ々らず、この値は偏
光度であって偏光部分の強度の全体強度に対する比を示
す。このような光線は物理的に次のストークス・ベクト
ルで表現される。

５＝（Ｉ、Ｓ□、Ｓ２．Ｓ３）、 ４個のベクトル要素は、光線に対して実行される４種の
異なる強度測定の結果を使用する。ストークス・ベクト
ルは工、ρ、Ｐへ変換可能である。

エリプソメータは、試料に起因するρないし１ρ１の変
化を測定する。光測エリプソメータでは、■もまた測定
される。完全なストークス・ベクトル・エリプソメータ
は完全なストークス・ベクトルＳないし工、ρ、Ｐを与
える。

ρの変化の膜厚および屈折率の数値への換算は。

光学理論に基いて計算し記憶されている数値表との比較
によジオンライン・ディジタル計算機で実行される。

この場合測定器は光線から得られる情報、すなわち強度
工、偏光の複素数値ρおよび偏光度Ｐはすべて使用する
。エリプソメトリ測定法では偏光度Ｐは多くの場合１で
ある。その場合、偏光度の測定値は測定エラーや測定矛
盾の監視に利用可能であって、たとえば検査表面におけ
る試料の不均質性を発見可能である。他の利用法として
偏光度Ｐの測定は未知の表面たとえば未加工表面の検査
も可能である。

補償子として作用する偏光変調器要素の表面と試料とに
対し光が同じ入射角で入射し入射面は相互に直角となる
ようにエリプソメータの光学的構成部分の幾何学的配−
を一定にして利用した場合、偏光子と検光子とを適切に
調節すると、補償子として作用する偏光変調器要素の狭
面と試料表面とが性質が一致すると光検出器に光が収受
されない状態が得られる。このような状態は公開欧州特
許情報８，０　１０２　９９３．６（公開番号第００　
１９　０８８号）で既知のゼロ・エリプソメータでも得
られる。この場合は基準表面として作用する偏光変調器
要素により当該物理的パラメータは直接与えられるので
９表面特性を数学的に求める必要はない。

２個以上の偏光変調器要素を用い、とぐに異なる膜厚を
有する膜層で形成された反射面を有した同様な幾何配置
が利用され、偏光変調器要素の表面と試料の表面とが同
一タイプであるときは、試料の膜厚は測定強度から簡単
に求めることが可能である。この場合従来法よシ数学的
計算はきわめて減少する。この利点は、偏光変調器要素
の表面と試料の表面とが比較的狭い厚さ範囲内に存在す
る場合にとぐに大きい。この場合は収受強度■１は次式
から得られる。

稲−■□（ｄｔ−ｄｏ）２＋工。

ここで、ｄｔは試料上の未知の膜厚、ｄｏ　　は補償子
として作用する反射面上の膜厚、■□および工。は未知
の測定器係数である。■、とｄｃ（／＝３組の値から通
常の完全エリプソメータで実行′：、″ｌ。

るような複雑な計算をすることなく未知定数Ｃ士算が可
能である。

大きい膜厚範囲においては収受強度は次の夕、得られ、
ここでこの式の中に全反射強度の変化考慮して補正係数
Ｃ（ｄｏ）が挿入されている。

Ｉ、−Ｉ□Ｃ（ａ。）（ａｔ−ａ。）２＋工。

上述のように与えられた特殊幾何配置で試料。

偏光変調器要素とがほぼ同一な場合、とぐに補う子と類
似の作用をする偏光変調器要素に対して検査すべき試料
面とほぼ同一な膜層反射面が使用、］′れたときは多く
のエラー源は消滅する。このとｊはとくに正確な測定が
実行可能である。この？−とは、測定すべき薄膜の厚さ
がそれぞれの偏光変調ン素の反射面上の均質で光学的に
等方９謀体の膜厚より小さいようなとくに薄い膜の測定
の場合に大きな意味を有する。このとき異なる測定強度
から補間法により試料上に存在する膜厚を求めることが
可能である。

従来からよく知られたゼロ・エリプソメトリ測定法では
とくに薄い膜の測定の場合望ましい精度を得るのはむす
かしい。この原因は、数オングストロームというオーダ
ーの薄膜は２例えば公開特許公報第８０　１０１　９９
３．６号（公開番号第００　１９　　Ｑ８８号）で既知
のゼロ・エリプソメトリ測定法の場合に標準表面として
利用するのに十分に安定ではないことにある。しかしな
がら本発明においては偏光変調器要素のそれぞれの反但
面上に存在する均質で光学的に等方な媒体の膜厚は安定
な薄膜を形成しうる厚さとすることが可能で、この場合
異なる測定強度を解析するのに前述の補間法を用いるの
で試料表面と偏光変調器要素の表面との間の均等性ない
しは同一性は存在しなくてもよい。

本発明で使用される元側エリプソメータは従来のエリプ
ソメータより４１！成がさらに簡単である。

ただ１個の光検出器とそれに対応して光検出信号増幅益
とがあれば十分である。回転可能構成部分の角調整の正
確な制御は必要ではない。さらにこのエリシソメータは
電子光学的に変調される構成部分を必要としない。

本発明で使用される偏光変調器の特性はほぼ一定である
。それぞれ「一定期間」光検出器の電流を積分すること
により光検出器の雑音は減少可能である。迅速走査およ
びそれに応じたデータ変換を実行する必要はない。

特許請求の範囲第９項ないし第１１項記載の特徴から、
完全偏光および単色光のいずれをも使用する必要はない
。これによりエリプソメータの多方面への利用可能性が
さらに増加する。さらに適切な光源を選択することによ
りきわめて融通性が増す。光源は種々の波長に調整が可
能であり、捷た波長走査と関連させた使用法も可能であ
る。光源はまた伝送光学システムからは完全に独立させ
ることも可能である。たとえば真空ＵＶ（真空紫外域）
または遠隔１．、、Ｒ（遠赤外部）のようなむずかしい
スペクトル範囲に対して、偏光作用は重要因子でなく偏
光子と検光子とは測定過程中調整されないので、半反射
ブリュースタ角偏光（Ｅｉｎｆａｃｈｒｅｆｌｅｋｔｉ
ｏｎ−Ｂｒｅｕｓｔｅｒｗｉｎｋｅｌ−Ｐｏｌａ−ｒｉ
ｓａｔｉｏｎ）　が使用可能である。

ある決まった有限期間に光検出器で受取られる光の不変
性から、光検出器を平行集光スにクトロメータに交換可
能である。この平行集光スＲクトロメータは光の中の種
々の波長を１つのスはクトルに分散しこのスペクトルを
フォトダイオード列または電荷転送素子（ＣＣＤ）で受
取る。このようにしてエリプソメトリ法による測定デー
タは多数の波長を同時に集受し捕捉するａ被数波長エリ
プソメトリ測定法によりエリプソメトリ測定法の　・利
用可能性はきわめて増大する。これによれば１．１単色
光エリプソメータでみられるような厚さ測定の不明瞭さ
くｍｅｈｒｄｅｕｔｉｇｋｅｉｔｅｎ）による障害が発
生することなく、厚い膜層の測定も可能である。

屈折率はすべての厚さに対し測定可能であるが。

これは単色光エリプソメータでは不可能なことである。

結局９、複数層構造は複数波測定データで解明され決定
される。

実施例 図により本発明をさらに詳細に説明する。

この実施例では、光源１から放射され偏光子２で偏光さ
れた光が試料３０表面に照射される。

橢円状に偏光された反射光は、４個の異なる偏光変調器
要素４１．４２．４３．４４　　を具備する偏光変調器
４へ指向される。偏光変調器要素４１，４２゜４３．４
４は誘電性薄膜で層成された反射面として形成されてい
る。各反射面に複数薄膜も形成可能である。この場合は
表面コーティングとして誘電性薄膜（例えば二酸化珪素
）を有する研磨されたシリコン薄片を用いることが出来
る。偏光変調器要素４１．４２．４３．４４は、軸９の
まわりに回転可能な担持体７上に存在する。軸９は偏光
変調器要素４１，４２，４３．４４の反射面に垂直であ
る。

測定中、偏光変調器要素は、担持体７のたとえ　　　′
ば矢印方向１０への回転により、試料３から反射された
橢円偏光を有する光の光線径路内に順次導入される。偏
光変調器要素上の光学的膜層、たとえば誘電性膜層は光
学的に等方でありかつ均質である。しかしながらこれら
の膜層はその偏光特性に関しては相互に異なっており、
たとえはこれらの膜層は異なる膜厚および／または異な
る屈折率を有している。試料３の測定中偏光変調器要素
が順番に試料から反射された欄内偏光を有する光線径路
内に導入されると、これらの反射光線径路の偏光状態は
種々段階的に変化し、この場合変化した偏光状態はそれ
ぞれ試料３からの反射光線が各々の偏光変調器要素に入
射している限シ保持されている。記載実施例においては
、ある偏光変調器要素から他の偏光変調器要素へ交換す
るたびに。

試料３から来る欄内偏光された光の相互に直交して振動
する画成分間の径路量に段階的変化が生じる。

それぞれの偏光変調器要素からの反射光は検光子５を通
過して光検出器６によりとくに直線偏光された光として
受取られる。光検出器６は各偏光変調器要素４１．４２
．４３．４４に各々関連する強度を計測する。この相関
は計算機内で実行され、また計算機に今どの偏光変調器
要素がちょうど光線径路内に存在しているかの情報が与
えられる。ここで計算機８内で光検出器６から与えられ
た測定結果のそれぞれの解析が実行される。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示す。 ■・・・光源 ２・・・偏光子（第１の偏光子） ３・・・試料 ４・・・偏光変調器 ５・・・検光子（第２の偏光子） ６・・・光検出器 ８・・・計算機 ９・・・軸 ４１、４２．４３．４４・・・偏光変調器要素（外５名
）

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の偏光子により偏光された光線を試料におい
   て反射させまたは試料を透過させ、 試料で反射しまたは試料を透過した光線を第２の偏光子
   （検光子）で更に偏光させて測定し解析する工程を有し
   、 第１の偏光子と試料との間または試料と第２の偏光子と
   の間において光線の偏光状態を変化させる、試料表面な
   いしは試料の表面膜層の物理的特性を検査するためのエ
   リプソメトリ測定法であつて、 試料の測定過程中、両偏光子の角度調整手段は一定に調
   整して固定したままとし、 測定過程中、第１の偏光子と試料との間および／または
   試料と第２の偏光子との間で、種々の光学的特性を有す
   る反射面における０度ないし９０度の入射角の反射によ
   る段階的変化により２以上の不連続で相互に異なるあら
   かじめ決められた光線の偏光状態を調整し、 不連続な各偏光状態において、第２の偏光子で偏光され
   た光線の強度をそれぞれ測定し試料ないしは試料表面の
   偏光特性の決定のために計算機で解析することを特徴と
   する試料ないし試料の表面膜層の物理的特性を検査する
   ためのエリプソメトリ測定法。
2. （２）偏光子と、検光子と、これら偏光子および検光子
   間の光線径路内に配置された試料と、偏光子の前に配置
   された光源と、検光子の後に配置されて検光子から来る
   光を受取る光検出器と、偏光子および試料の間および／
   または試料および検光子の間の光線径路内における偏光
   状態を変化させる偏光変調器と、を具備するエリプソメ
   トリ装置であつて、 偏光変調器（４）は、あらかじめ決められた相互に段階
   的に異なる光学的特性を有する複数個の偏光変調器要素
   （４１、４２、４３、４４）を空間的に異なる位置に具
   備し、これらの要素は０度以上９０度以下の入射角を有
   する光線径路内へ順次移動可能であつて反射面として構
   成され、これらの要素の各表面に均質で光学的に等方な
   媒体膜層が形成されていること、および、 個々の偏光変調器要素の光学的に等方な媒体膜層の膜厚
   および／または屈折率は相互に異なつていること、 を特徴とするエリプソメトリ装置。
3. （３）偏光変調器要素（４１、４２、４３、４４）はそ
   れぞれ均質で光学的に等方な媒体としての誘電性薄膜か
   らなる研磨反射面を有する珪素から形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装置。
4. （４）偏光変調器要紫（４１、４２、４３、４４）は、
   光線径路内で反射面に垂直な軸（９）のまわりに回転可
   能であることを特徴とする特許請求の範囲第２項または
   第３項記載の装置。
5. （５）偏光変調器要素（４１、４２、４３、４４）は相
   互に平行に配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項ないし第４項のいずれかに記載の装置。
6. （６）偏光変調器要素（４１、４２、４３、４４）の反
   射面が一平面内に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項ないし第５項のいずれかに記載の装置
   。
7. （７）各偏光変調器要素（４１、４２、４３、４４）の
   それぞれの反射面は一層または多層の薄層で形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装置
   。
8. （８）偏光変調器要素（４１、４２、４３、４４）が光
   線径路内へ導入される運動に応じて光源（１）が点滅さ
   れ、これにより補償要素が光線径路内に存在するときの
   み光源（１）が点灯されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項ないし第７項のいずれかに記載の装置。
9. （９）追加レンズ、透過窓またはプリズムが偏光子（２
   ）と試料（３）との間および／または試料（３）と検光
   子（５）との間の光線径路内に配置されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項ないし第８項のいずれか
   に記載の装置。
10. （１０）光源（１）から放射される光の波長は可変であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第９項
    のいずれかに記載の装置。
11. （１１）光源（１）は異なる波長を同時に放射すること
    を特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第９項のいず
    れかに記載の装置。
12. （１２）個々の波長は分散して２個以上の光検出器で受
    取られることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載
    の装置。
13. （１３）光源（１）は１または複数のレーザーで形成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし
    第６項のいずれかに記載の装置。
14. （１４）試料面への入射角とそれぞれの偏光変調器要素
    の反射面への入射角とは等しく、試料面へ導かれた光線
    の入射面とそれぞれの偏光変調器要素へ導かれた光線の
    入射面とは相互に直交していることを特徴とする特許請
    求の範囲第２項ないし第１３項のいずれかに記載の装置
    。
15. （１５）偏光子（２）と検光子（５）とは直線偏光子で
    あり、これらの角調整手段は光線径路にそつて相互に直
    角であることを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし
    第１４項のいずれかに記載の装置。
16. （１６）４個の偏光変調器要素（４１、４２、４３、４
    ４）を具備し、これらの偏光特性は、１個の試料（３）
    に対し検光子（５）に到達する光線の４つの異なる偏光
    状態を表わす４つのストークス・ベクトルで構成される
    マトリックスの行列式がゼロとならないように調整され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第
    １５項のいずれかに記載の装置。
17. （１７）偏光子（２）と検光子（５）とは反射型偏光子
    として形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第２項ないし第１６項のいずれかに記載の装置。
18. （１８）入射角は４５度ないし８０度であることを特徴
    とする特許請求の範囲第２項記載の装置。