CN103459976A - 膜厚测定装置和膜厚测定方法 - Google Patents

膜厚测定装置和膜厚测定方法 Download PDF

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CN103459976A CN2011800696756A CN201180069675A CN103459976A CN 103459976 A CN103459976 A CN 103459976A CN 2011800696756 A CN2011800696756 A CN 2011800696756A CN 201180069675 A CN201180069675 A CN 201180069675A CN 103459976 A CN103459976 A CN 103459976A
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山本猛
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Abstract

本发明的膜厚测定装置具有分光传感器（113）和数据处理部（120），其中，所述分光传感器测定在基材上涂布的膜的分光数据，所述数据处理部根据所测定的分光数据求出测定颜色特性变量，将该测定颜色特性变量与针对膜的厚度和折射率的多个组的值求出的多个组的理论颜色特性变量进行比较，使用对应于与该测定颜色特性变量之差最小的理论颜色特性变量的组的值确定该膜的折射率，使用该膜的该折射率确定该膜的厚度。

Description

膜厚测定装置和膜厚测定方法
技术领域
本发明涉及通过测定分光反射率来求出在基材表面形成的膜的膜厚的膜厚测定装置和膜厚测定方法。
背景技术
作为测定在基材表面形成的膜的膜厚的装置，存在椭偏仪（例如专利文献1）、以及根据分光反射率（反射率相对于波长的分布）数据的呈现极大值的波长或呈现极小值的波长来测定膜厚的测定装置（以下称为PV（Peak-Valley）装置）（例如专利文献2）。
椭偏仪被广泛利用于半导体制造领域的薄膜测定。但是，存在由于投光受光角较大而难以在与测定对象面之间的距离变化的线中使用、由于使投光受光两侧的光学元件旋转进行测定而使光学系统复杂、昂贵等问题。
PV装置根据分光反射率数据中反射率极大或极小的波长来测定膜厚，所以，需要在分光反射率数据中存在反射率极大或极小的波长。但是，一般情况下，在500nm以下的薄膜的分光反射率数据中不存在反射率的明确的极大值或极小值。因此，在500nm以下的薄膜的测定中无法使用现有的PV装置。
因此，为了测定500nm以下的薄膜的膜厚，本申请的发明人开发了使用颜色的特性变量的理论值的装置和方法（专利文献3）。但是，该方法假设膜的样本的膜厚来确定膜的折射率，使用该折射率求出膜厚，限定了应用范围。
这样，至今未开发出能够广泛应用于包含500nm以下薄膜的膜的膜厚测定的构造简单的膜厚测定装置和膜厚测定方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-68937号公报
专利文献2：日本特许3532165号公报
专利文献3：日本特许4482618号公报
发明内容
发明要解决的课题
因此，存在如下需求：针对能够广泛应用于包含500nm以下薄膜的膜的膜厚测定的构造简单的膜厚测定装置和膜厚测定方法。
用于解决课题的手段
本发明的膜厚测定装置具有分光传感器和数据处理部，其中，所述分光传感器测定在基材上涂布的膜的分光数据，所述数据处理部根据所测定的分光数据求出测定颜色特性变量，将该测定颜色特性变量与针对膜的厚度和折射率的多组值求出的多组理论颜色特性变量进行比较，使用对应于与该测定颜色特性变量之差最小的理论颜色特性变量的组的值确定该膜的折射率，使用该膜的该折射率确定该膜的厚度。
根据本发明的膜厚测定装置，能够使用根据在基材上涂布的膜的分光数据求出的测定颜色特性变量、以及针对膜的厚度和折射率的多组值求出的多组理论颜色特性变量来确定该膜的折射率，所以，能够使用该折射率而高精度地求出膜厚。因此，本发明的膜厚测定装置能够广泛应用于包含500nm以下薄膜的膜的膜厚测定。进而，本发明的膜厚测定装置的测定部具有简单的构造。
在本发明的实施方式的膜厚测定装置中，所述分光传感器测定在基材上涂布的膜的透射率分布，所述数据处理部根据所测定的透射率分布求出反射率分布，进而根据该反射率分布求出所述测定颜色特性变量。
在本实施方式的膜厚测定装置中，测定在基材上涂布的膜的透射率分布，根据该透射率分布求出在基材上涂布的膜的反射率分布，所以，在涂布了膜的基材的表面相对于基准面倾斜的情况下，与测定膜的反射率分布的情况相比，反射率相对于基准面的倾斜的变化较小，能够高精度地测定膜厚。
本发明的实施方式的膜厚测定装置还具有存储部，该存储部存储针对膜的厚度和折射率的多组值求出的多组理论颜色特性变量。
在本实施方式的膜厚测定装置中，能够使用根据在基材上涂布的膜的分光数据求出的测定颜色特性变量、以及存储部中存储的与膜的厚度和折射率的多组值对应的多组理论颜色特性变量，简单地在短时间内求出膜的折射率。
在本实施方式的膜厚测定装置中，颜色特性变量是反射色三刺激值。
本发明的膜厚测定方法通过具有分光传感器和数据处理部的膜厚测定装置测定在基材上涂布的膜的厚度，其中，该膜厚测定方法包括以下步骤：通过所述分光传感器测定在该基材上涂布的该膜的分光数据；通过所述数据处理部根据所测定的分光数据求出测定颜色特性变量；将该测定颜色特性变量与针对膜的厚度和折射率的多组值求出的多组理论颜色特性变量进行比较，使用对应于与该测定颜色特性变量之差最小的理论颜色特性变量的组的值确定该膜的折射率；以及使用该膜的该折射率确定该膜的厚度。
根据本发明的膜厚测定方法，能够使用根据在基材上涂布的膜的分光数据求出的测定颜色特性变量、以及针对膜的厚度和折射率的多组值求出的多组理论颜色特性变量来确定该膜的折射率，所以，能够使用该折射率而高精度地求出膜厚。因此，本发明的膜厚测定方法能够广泛应用于包含500nm以下薄膜的膜的膜厚测定。
根据本发明的实施方式的膜厚测定方法，在所述测定的步骤中，所述分光传感器测定在基材上涂布的膜的透射率分布，在求出所述测定颜色特性变量的步骤中，所述数据处理部根据所测定的透射率分布求出反射率分布，进而根据该反射率分布求出所述测定颜色特性变量。
在本实施方式的膜厚测定方法中，测定在基材上涂布的膜的透射率分布，根据该透射率分布求出在基材上涂布的膜的反射率分布，所以，在涂布了膜的基材的表面相对于基准面倾斜的情况下，与测定膜的反射率分布的情况相比，反射率相对于基准面的倾斜的变化较小，能够高精度地测定膜厚。
根据本发明的实施方式的膜厚测定方法，在所述测定的步骤中，所述分光传感器在多个点测定在基材上涂布的膜的分光数据，在求出所述测定颜色特性变量的步骤中，所述数据处理部求出与该多个点对应的多个测定颜色特性变量，在确定所述折射率的步骤中，所述数据处理部使用该多个测定颜色特性变量确定该膜的折射率。
在本实施方式的膜厚测定方法中，在多个点测定在基材上涂布的膜的分光数据，根据该多个点的透射率分布求出多个测定颜色特性变量，使用该多个测定颜色特性变量来确定该膜的折射率，所以，能够更高精度地确定该膜的折射率。
在本实施方式的膜厚测定方法中，颜色特性变量是反射色三刺激值。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的膜厚测定装置的结构的图。
图2是示出本发明的另一个实施方式的膜厚测定装置的结构的图。
图3是用于说明数据处理部的动作的流程图。
图4是示出求出在基材上形成薄膜的测定对象物的校正反射率分布的方法的流程图。
图5是示出图3的步骤S1060的详细情况的流程图。
图6是示出基材的多重反射模型的图。
图7是示出基材的折射率nm和垂直反射率Rv（nm）的关系的图。
图8是示出在基材（折射率nm、厚度D）上形成透明薄膜（折射率n、膜厚d）的情况下的多重反射模型的图。
图9是示出在基材（nm=1.70）上涂布d=500nm的涂布材料（n=1.90和n=1.50）的情况下通过式（15）计算出的反射率Rv的图。
图10是示出每个膜厚和膜的折射率的理论反射色三刺激值的表（表1）的结构的图。
图11是示出m个测定反射色三刺激值与表1的每个膜厚、膜的折射率的理论反射色三刺激值之差的表2-1～表2-m的结构的图。
图12是示出分别针对m个折射率n（1）～n（m）的差的总和的表3的结构的图。
图13是示出在薄膜的折射率小于基材的折射率的情况下的针对各种膜厚的波长和理论反射率的关系的图。
图14是示出在薄膜的折射率大于基材的折射率的情况下的针对各种膜厚的波长和理论反射率的关系的图。
图15是示出聚对苯二甲酸乙二酯的基材和在该基材上形成的膜的已测定的反射率分布的图。
图16是示出聚对苯二甲酸乙二酯的基材和在该基材上形成的膜的已测定的反射率分布的图。
图17是示出玻璃的基材和在该基材上形成的ITO（Indium Tin Oxide：氧化铟锡）膜的已测定的反射率分布的图。
图18是示出玻璃的基材和在该基材上形成的ITO（Indium Tin Oxide：氧化铟锡）膜的已测定的反射率分布的图。
图19是示出设基准面的角度为0、针对包含基准面的角度的4个倾斜角度通过反射率测定型膜厚测定装置测定的在表面形成膜的玻璃板的反射率分布的图。
图20是示出基准面的角度以外的3个倾斜角度的反射率相对于水平的反射率的变化率的分布的图。
图21是示出设基准面的角度为0、针对包含基准面的角度的4个倾斜角度通过透射率测定型膜厚测定装置测定的在表面形成膜的玻璃板的反射率分布的图。
图22是示出基准面的角度以外的3个倾斜角度的反射率相对于水平的反射率的变化率的分布的图。
图23是示出设基准面的角度为0、针对包含基准面的角度的4个倾斜角度通过透射率测定型膜厚测定装置求出的在表面形成透明导电性氧化膜（TransparentConductive Oxide film,TCO film）的聚对苯二甲酸乙二酯的透明基材的反射率分布的图。
图24是示出设基准面的角度为0、针对包含基准面的角度的7个倾斜角度通过透射率测定型膜厚测定装置求出的透明导电性氧化膜的膜厚的图。
具体实施方式
图1是示出本发明的一个实施方式的膜厚测定装置100的结构的图。膜厚测定装置100具有测定部110、数据处理部120和存储部130。测定部110由C型框架构成，包括光源111和分光传感器113。从光源111放出的光透过测定对象物300，由分光传感器113接收。分光传感器113对测定对象物300的分光透射率（透射率相对于波长的分布）进行测定。这里，测定对象物300是在透明基板上形成的薄膜。由分光传感器113测定的数据被送至数据处理部120。数据处理部120使用由分光传感器113测定的数据和存储部130中存储的数据，求出测定对象物300的薄膜的厚度。
图2是示出本发明的另一个实施方式的膜厚测定装置200的结构的图。膜厚测定装置200具有测定部210、数据处理部220和存储部230。测定部210包括光源2111、分束器215和分光传感器213。
来自光源211的光由分束器215反射，到达测定对象物300。这里，配置测定部210，以使得对测定对象物300的测定对象面照射的光垂直入射到测定对象面。对测定对象面照射的光向与测定对象面垂直的方向反射，在与对测定对象面照射的光相同的路径中向相反方向行进而到达分束器215，穿过分束器215而由分光传感器213接收。分光传感器213对测定对象物300的分光反射率进行测定。这里，测定对象物300是在透明基板或不透明基板上形成的薄膜。由分光传感器213测定的数据被送至数据处理部220。数据处理部220使用由分光传感器213测定的数据和存储部230中预先存储的数据，求出测定对象物300的薄膜的厚度。
图1所示的透射型测定装置只能在基材透明的情况下使用。透明型测定装置的优点在后面进行说明。
光源111和211是发光二极管光源，作为一例，可以一并使用在430nm具有峰值的紫外发光二极管光源和在580nm附近具有峰值的白色发光二极管光源。
分光传感器113和213可以组合透射波长可变滤光片和图像传感器。透射波长可变滤光片是一种干涉滤光片，所入射的白色光的短波长到长波长的透射波段根据滤光片的位置而连续或阶段地变化。这种分光传感器例如在日本特许第3618090号中被公开。
以下详细说明数据处理部120和220的动作。
图3是用于说明数据处理部120和220的动作的流程图。
在图3的步骤S1010中，分光传感器113测定基材的分光透射率、即针对波长的透射率分布。分光传感器213测定基材的分光反射率、即针对波长的反射率分布。
在图3的步骤S1020中，数据处理部120从分光传感器113接收针对波长的透射率分布的数据，通过以下式子得到针对波长的基材的反射率分布的数据。
Rv.cal＝100-r(％)
在上述式子中，Rv.cal表示根据透射率计算出的反射率，τ表示所测定的透射率。反射率和透射率的单位为%。数据处理部220从分光传感器213接收针对波长的基材的反射率分布的数据。
这里，对基材的折射率和反射率的关系进行说明。
图6是示出基材的多重反射模型的图。光垂直入射到基材表面，但是，在图6中，为了简便而设为倾斜入射。
设基材的厚度D比所入射的光的波长厚很多。该情况下，必须考虑基材的内部透射率Ti。内部透射率由朗伯法则给出。
Ti＝exp(-αD)＝exp(·4πk2D/λ)             （1）
这里，α是常数，k2是消光系数，λ是波长。如图6所示，当考虑基材表面和背面的多重反复反射时，反射率R和透射率T成为等比吸收（比：Ti2R0 2）之和，由以下式子表示。
R=R0{1+（1-2R0）Ti 2}/（1-Ti 2R0 2）       （2）
T=（1-R0）2Ti/（1-Ti 2R0 2）             （3）
其中，
R0={（n1-n2）2+k2 2}/{（n1+n2）2+k2 2}       （4）
这里，设基材的复折射率为n2-ik2。
在基材没有吸收的情况下，在式（2）、式（3）和式（4）中设为Ti=1、k2=0，以下式子成立。
R=2R0/（1+R0）                  （5）
T=（1-R0）/（1+R0）            （6）
其中，
R0={（n1-n2）/（n1+n2）}2               （7）
这里，n1是基材周围的介质的折射率。
根据式（5）和（7），能够求出基材的折射率n2和反射率R的关系。
图7是示出基材的折射率nm和垂直反射率Rv（nm）的关系的图。
数据处理部120和220根据基材的反射率分布的数据求出与波长550nm对应的反射率，将该反射率作为垂直反射率Rv（nm），根据图7求出基材的折射率nm。
在图3的步骤S1030中，分光传感器113测定在基材上形成薄膜的测定对象物的分光透射率、即针对波长的透射率分布。分光传感器213测定在基材上形成薄膜的测定对象物的分光反射率、即针对波长的反射率（Rv）分布。
在图3的步骤S1040中，与步骤S1020的处理同样，数据处理部120根据所测定的透射率分布的数据，通过计算而求出反射率（Rv.cal）分布的数据。数据处理部120和220求出在基材上形成薄膜的测定对象物的校正反射率分布。这里，针对在基材上形成薄膜的测定对象物的m个（m为1以上的整数）点求出校正反射率分布。
图4是示出求出在基材上形成薄膜的测定对象物的校正反射率分布的方法的流程图。
在图4的步骤S2010中，数据处理部120和220分别求出反射率校正系数K1和K2。反射率校正系数K1和K2由以下的式子确定，以使得基材的反射率Rv.cal和Rv与波长无关，而始终成为波长550nm的反射率。
K1(λ)=RV.cal(550nm)/Rv.cal(λ)            (8)
K2(λ)＝Rv(550nm)/Rv(λ)          (9)
在图4的步骤S2020中，数据处理部120根据由所测定的透射率求出的反射率Rv.cal，通过以下的式子计算校正反射率Rv。
Rvc=Rv.cal(λ)·K1(λ)                 (10)
数据处理部220根据所测定的反射率Rv，通过以下的式子计算校正反射率Rvc。
Rvc=Rv(λ)·K2(λ)               (11)
在图3的步骤S1050中，数据处理部120和220根据m个校正反射率Rvc计算m个反射色三刺激值。反射色三刺激值的计算方法在“JIS Z8722颜色的测定方法反射色和透射色”中进行了详细说明。将这样得到的反射色三刺激值称为测定反射色三刺激值。另外，在本实施方式中使用反射色三刺激值，但是，也可以使用根据反射色三刺激值计算出的色彩值法（例如L*、a*、b*）。在本说明书和权利要求书中，将反射色三刺激值等表示颜色特性的变量称为颜色特性变量。并且，将根据通过测定求出的校正反射率而计算出的颜色特性变量称为测定颜色特性变量。
在图3的步骤S1060中，数据处理部120和220将步骤S1050中求出的测定反射色三刺激值与预先求出的每个膜厚和膜的折射率的理论反射色三刺激值进行比较，求出误差最小的膜的折射率。
这里，如果膜厚在1～200nm的范围内，则不会产生反射率分布不同、但是反射色三刺激值大致相等的“位变异构”这样的现象，如果确定反射率分布和反射色三刺激值中的一方则能够确定另一方的关系成立。因此，使用反射色三刺激值，能够唯一确定膜的折射率。
图5是示出图3的步骤S1060的处理的详细情况的流程图。
在图5的步骤S3005中，数据处理部120和220计算每个膜厚和膜的折射率的理论反射色三刺激值，生成每个膜厚和膜的折射率的理论反射色三刺激值的表（表1），预先存储在存储部130和230中。
这里，对基材的折射率、在基材上涂布的膜的折射率和膜厚与反射率的关系进行说明。根据该关系计算理论反射率分布，进而根据理论反射率分布计算理论反射色三刺激值。
图8是示出在基材（折射率nm、厚度D）上形成透明薄膜（折射率n、膜厚d）的情况下的多重反射模型的图。当设薄膜的反射率为R1、基材的反射率为R0时，以下的式子成立。
R=（R0+R1-2R0R1）/（1-R0R1）         （12）
其中，
R0=（n0-nm）2/（n0+nm）2           （13）
在式（13）中，设n0=1.0，以下的式子成立。
R0=（1-nm）2/（1+nm）2              （14）
这里，当将考虑了基材背面的反射时的反射率表示为Rv.nm时，根据式（12）、（14），以下的式子成立。
Rv.nm=（R0+Rv（d,n,nm）-2R0Rv（d,n,nm））/（1-R0Rv（d,n,nm））  （15）
这样，在基材（折射率nm、厚度D）上形成透明薄膜（折射率n、膜厚d）的情况下的反射率根据基材折射率nm、涂布材料（膜）折射率n和膜厚d而大幅变化。
图9是示出在基材（nm=1.70）上涂布d=500nm的涂布材料（n=1.90和n=1.50）的情况下通过式（15）计算出的反射率Rv的图。
在涂布材料折射率n小于基材折射率nm的情况下，反射率分布Rv（n）小于基材反射率，反射率Rv（n）的极小值（=最小值Rv.min）成为8.41%。在涂布材料折射率n大于基材折射率nm的情况下，反射率分布Rv（n）大于基材反射率，极大值（=最大值Rv.max）成为18.08%。
折射率相对于波长恒定，所以，即使改变膜厚，也只有相位变化，通过式（15）计算出的最大值反射率Rv.max、最小值反射率Rv.min的值没有变化。
图10是示出表1的结构的图。表1的行表示从最小值到最大值的每隔0.01的膜的折射率。表1的列表示设膜厚的目标值为d0（nm）的从d0-50（nm）到d0+50（nm）的每隔1nm的膜厚。
在图5的步骤S3010中，数据处理部120和220根据图3的步骤S1050中求出的m个测定反射色三刺激值与表1的每个膜厚、膜的折射率的理论反射色三刺激值之差，生成m个表、即表2-1～表2-m。
图11是示出表示m个测定反射色三刺激值与表1的每个膜厚、膜的折射率的理论反射色三刺激值之差的表2-1～表2-m的结构的图。表的行表示从最小值到最大值的每隔0.01的膜的折射率。表的列表示设膜厚的目标值为d0（nm）的从d0-50（nm）到d0+50（nm）的每隔1nm的膜厚。计算与各行的折射率和各列的膜厚对应的上述差，作为表2-1～表2-m而存储在存储部130或230中。
在图5的步骤S3020中，数据处理部120和220求出分别在m个表中差最小的m个折射率n（1）～n（m）和m个膜厚d（1）～d（m）。
在图5的步骤S3030中，数据处理部120和220分别针对m个折射率n（1）～n（m），求出表2-1～表2-m中分别与m个膜厚d（1）～d（m）对应的m个差，求出其总和。
图12是示出表示分别针对m个折射率n（1）～n（m）的差的总和的表3的结构的图。表3的行表示m个折射率n（1）～n（m）。这里，设m=10。
在图5的步骤S3040中，数据处理部120和220将m个折射率n（1）～n（m）中的表3的总和最小的折射率作为膜的折射率。
在图5的步骤S3050中，数据处理部120和220判断与步骤S3030中求出的折射率对应的膜厚是否是下限值（d0-50（nm））或上限值（d0+50（nm））。如果不是下限值或上限值，则结束处理。如果是下限值或上限值，则进入步骤S3060。
在图5的步骤S3060中，数据处理部120和220确定新的膜厚的目标值d0（nm），生成表1。设新的膜厚的目标值为小于下限值的值或大于上限值的值。
在图3的步骤S1070中，数据处理部120和220使用步骤S1020中求出的基材的折射率、步骤S1040中求出的基材上的膜的反射率分布和步骤S1060中求出的膜的折射率，求出膜厚。求出膜厚的方法记载于日本特许4482618号中。
图13是示出在薄膜的折射率小于基材的折射率的情况下的针对各种膜厚的波长和理论反射率的关系的图。在图13中，横轴表示波长，纵轴表示反射率。基材折射率nm和膜的折射率n如下所述。
nm=1.68
n=1.46
在膜厚小于70nm的情况下，不产生反射率的极小值。因此，无法通过现有的PV装置来求出膜厚。
图14是示出在薄膜的折射率大于基材的折射率的情况下的针对各种膜厚的波长和理论反射率的关系的图。在图14中，横轴表示波长，纵轴表示反射率。基材折射率nm和膜的折射率n如下所述。
nm=1.60
n=2.10
在膜厚小于40nm的情况下，不产生反射率的极大值。因此，无法通过现有的PV装置来求出膜厚。
图15是示出聚对苯二甲酸乙二酯的基材和在该基材上形成的无机涂布膜的已测定的反射率分布的图。在图15中，横轴表示波长，纵轴表示反射率。通过图3所示的方法求出的基材的折射率为1.683，膜的折射率为1.480。进而，使用该膜的折射率和在基材上形成的膜的3个已测定的反射率分布求出的膜厚为39.2nm、59.3nm和92.8nm。在图13中，膜厚记载为涂布膜厚。
图16是示出聚对苯二甲酸乙二酯的基材和在该基材上形成的无机涂布膜的已测定的反射率分布的图。在图16中，横轴表示波长，纵轴表示反射率。通过图3所示的方法求出的基材的折射率为1.668，膜的折射率为1.532。进而，使用该膜的折射率和在基材上形成的膜的4个已测定的反射率分布求出的膜厚为131.4nm、121.6nm、113.1nm和94.5nm。在图14中，膜厚记载为涂布膜厚。图14表示通过本实施方式的膜厚测定装置和膜厚测定方法能够充分检测大约10nm的较小的膜厚的差。
图17是示出玻璃的基材和在该基材上形成的ITO（Indium Tin Oxide：氧化铟锡）膜的已测定的反射率分布的图。在图17中，横轴表示波长，纵轴表示反射率。通过图3所示的方法求出的基材的折射率为1.598，膜的折射率为2.156。进而，使用该膜的折射率和在基材上形成的膜的4个已测定的反射率分布求出的膜厚为56.0nm、54.0nm、32.3nm和30.3nm。
图18是示出玻璃的基材和在该基材上形成的ITO（Indium Tin Oxide：氧化铟锡）膜的已测定的反射率分布的图。在图18中，横轴表示波长，纵轴表示反射率。通过图3所示的方法求出的基材的折射率为1.598，膜的折射率为2.194。进而，使用该膜的折射率和在基材上形成的膜的1个已测定的反射率分布求出的膜厚为104.1nm。
图17的膜厚为56nm以下，图18的膜厚为104nm。因此，图15的反射率分布和图16的反射率分布完全不同。这样，根据完全不同的测定反射率分布求出的膜的折射率为2.156和2.194。因此，折射率差相对于折射率之比为2%以下，可知本实施方式的方法的可靠性高。
图1和图2的膜厚测定装置构成为，来自光源111和211的光垂直入射到测定对象物300的表面。这里，设配置成来自光源111和211的光垂直入射的表面为基准面。说明在测定对象物300的表面相对于基准面倾斜的情况下、针对基准面的倾斜角度对图1所示的透射率测定型膜厚测定装置和图2所示的反射率测定型膜厚测定装置造成的影响。
图19是示出设基准面的角度为0、针对包含基准面的角度的4个倾斜角度通过反射率测定型膜厚测定装置200测定的在表面形成膜的玻璃板的反射率分布的图。反射率由分光传感器213测定。
图20是示出基准面的角度以外的3个倾斜角度的反射率相对于基准面的反射率的变化率的分布的图。变化率由以下的式子定义。
α = Rv ( θ ) - Rv ( 0 ) Rv ( 0 ) × 100 - - - ( 12 )
这里，
Rv（θ）和Rv（0）分别是倾斜角为θ和0的情况下的反射率。根据图18，在倾斜角θ=0.52°的情况下，变化率α也大约为-14%，非常大。
图21是示出设基准面的角度为0、针对包含基准面的角度的4个倾斜角度通过透射率测定型膜厚测定装置求出的在表面形成膜的玻璃板的反射率分布的图。根据由分光传感器113测定的透射率来计算反射率。
图22是示出基准面的角度以外的3个倾斜角度的反射率相对于基准面的反射率的变化率的分布的图。变化率由式（12）定义。根据图22，在倾斜角θ=0.52°的情况下，变化率α在几乎所有波长下为2%以下，在倾斜角θ=1.03°和1.55°的情况下，变化率α在几乎所有波长下为3%以下。与图20的结果进行比较时，倾斜角的影响极小。
接着，关于在聚对苯二甲酸乙二酯的透明基材上形成透明导电性氧化膜的样本，针对多个倾斜角，通过透射率测定型膜厚测定装置求出反射率分布，进而求出膜厚。
图23是示出设基准面的角度为0、针对包含基准面的角度的4个倾斜角度通过透射率测定型膜厚测定装置100求出的在表面形成透明导电性氧化膜（TransparentConductive Oxide film,TCO film）的聚对苯二甲酸乙二酯的透明基材的反射率分布的图。根据由分光传感器113测定的透射率来计算反射率。
图24是示出设基准面的角度为0、针对包含基准面的角度的7个倾斜角度通过透射率测定型膜厚测定装置100求出的透明导电性氧化膜的膜厚的图。基材的折射率为1.621，膜的折射率为2.21，倾斜角为0°的情况下的膜厚为14.7nm。与此相对，倾斜角为1.29°的情况下的膜厚为16nm，与水平的情况下的膜厚之差为1.3nm。即，如果倾斜角为1°以内，则膜厚的误差为1nm以内。这样，透射率测定型膜厚测定装置针对以测定对象物的水平方向为基准的倾斜角度的变化，能够维持高精度。

Claims (8)

1.一种膜厚测定装置，其具有分光传感器和数据处理部，其中，
所述分光传感器测定在基材上涂布的膜的分光数据，所述数据处理部根据所测定的分光数据求出测定颜色特性变量，将该测定颜色特性变量与针对膜的厚度和折射率的多组值求出的多组理论颜色特性变量进行比较，使用对应于与该测定颜色特性变量之差最小的理论颜色特性变量的一组值确定该膜的折射率，使用该膜的该折射率确定该膜的厚度。
2.根据权利要求1所述的膜厚测定装置，其中，
所述分光传感器测定在基材上涂布的膜的透射率分布，所述数据处理部根据所测定的透射率分布求出反射率分布，进而根据该反射率分布求出所述测定颜色特性变量。
3.根据权利要求1或2所述的膜厚测定装置，其中，
所述膜厚测定装置还具有存储部，该存储部存储针对膜的厚度和折射率的多组值求出的多组理论颜色特性变量。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的膜厚测定装置，其中，
颜色特性变量是反射色三刺激值。
5.一种膜厚测定方法，其通过具有分光传感器和数据处理部的膜厚测定装置测定在基材上涂布的膜的厚度，其中，该膜厚测定方法包括以下步骤：
通过所述分光传感器测定在该基材上涂布的该膜的分光数据；
通过所述数据处理部根据所测定的分光数据求出测定颜色特性变量；
将该测定颜色特性变量与针对膜的厚度和折射率的多组值求出的多组理论颜色特性变量进行比较，使用对应于与该测定颜色特性变量之差最小的理论颜色特性变量的组的一组值确定该膜的折射率；以及
使用该膜的该折射率确定该膜的厚度。
6.根据权利要求5所述的膜厚测定方法，其中，
在所述测定的步骤中，所述分光传感器测定在基材上涂布的膜的透射率分布，在求出所述测定颜色特性变量的步骤中，所述数据处理部根据所测定的透射率分布求出反射率分布，进而根据该反射率分布求出所述测定颜色特性变量。
7.根据权利要求5或6所述的膜厚测定方法，其中，
在所述测定的步骤中，所述分光传感器在多个点测定在基材上涂布的膜的分光数据，在求出所述测定颜色特性变量的步骤中，所述数据处理部求出与该多个点对应的多个测定颜色特性变量，在确定所述折射率的步骤中，所述数据处理部使用该多个测定颜色特性变量确定该膜的折射率。
8.根据权利要求1～3中的任意一项所述的膜厚测定方法，其中，
颜色特性变量是反射色三刺激值。
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