DE112011103113T5 - Reflektivitätsmessvorrichtung, Reflektivitätsmessverfahren, Membrandickenmessvorrichtung und Membrandickenmessverfahren - Google Patents

Reflektivitätsmessvorrichtung, Reflektivitätsmessverfahren, Membrandickenmessvorrichtung und Membrandickenmessverfahren Download PDF

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Abstract

Eine Reflektivitätsmessvorrichtung (1) beinhaltet eine Messlichtquelle (30), welche Bestrahlungslicht (L1) einem Messobjekt zuführt, eine spektroskopische Detektionseinheit (80), die bei Mehrfachwellenlänge die Intensität von Bestrahlungslicht (L1) und die Intensität von Reflektionslicht (L2) vom Messobjekt detektiert, eine Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit (92), die einen Umwandlungskoeffizienten K(λ) zum Umwandeln eines detektierten Wertes der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts (L1) in einen Wert entsprechend einem detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge des Reflektionslichts (L2) von einem Referenz-Messobjekt aufzeichnet, und eine Reflektivitätsberechnungseinheit (93), welche die Reflektivität jeder Wellenlänge basierend auf dem Wert berechnet, welcher der Intensität jeder Wellenlänge des Reflektionslichts (L2) vom Referenz-Messobjekt entspricht, erhalten aus dem detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts (L1) und dem Umwandlungskoeffizienten K(λ). Diese Konfiguration kann die Reflektivität jeder Wellenlänge des Messobjekts genau messen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reflektivitätsmessvorrichtung, ein Reflektivitätsmessverfahren, eine Membrandickenmessvorrichtung und ein Membrandickenmessverfahren.
  • Stand der Technik
  • Patentliteratur 1 beschreibt eine Vorrichtung, die einen Endpunkt einer Oberflächenbehandlung eines Substrats für eine Flüssigkristallanzeige detektiert. Diese Vorrichtung bestrahlt die Flüssigkristallanzeige mit Licht aus einer Lichtquelle wie etwa einer Xenonlampe oder einer Halogenlampe, detektiert vom Substrat für die Flüssigkristallanzeige reflektiertes Licht und detektiert einen Endpunkt einer Oberflächenbehandlung aus der Reflexion jeder Wellenlänge des reflektierten Lichts.
  • Patentdokument 2 beschreibt eine Vorrichtung, welche die Ätztiefe in einem geätzten Substrat erhält. Diese Vorrichtung bestrahlt das geätzte Substrat mit Licht aus einer weißen Lichtquelle wie etwa einer Xenonlampe, und ermittelt die Ätztiefe im geätzten Substrat durch Detektieren von vom geätzten Substrat reflektiertem Licht.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
    • Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H05-322515
    • Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-267300
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Als ein Messverfahren für die Membrandicke eines gemessenen Objekts ist ein Verfahren zum Ermitteln der Membrandicke des gemessenen Objekts durch Detektieren von reflektiertem Interferenzlicht von dem gemessenen Objekt und Berechnen der Reflektivität jeder Wellenlänge bekannt. Dies setzt Interferenz aufgrund von, von einer Frontoberfläche und einer Rückoberfläche einer dünnen Membran reflektiertem Licht ein. Ein optischer Pfad wird um einen Betrag länger, der dem Zweifachen der Dicke einer Membrandicke für reflektiertes Licht von der Rückoberfläche in Bezug auf das reflektierte Licht von der Frontoberfläche entspricht und die Phase ändert sich. Interferenzlicht wird durch Interferenz des reflektierten Lichtes von der Frontoberfläche und des reflektierten Lichtes von der Rückoberfläche ermittelt. Wenn das Interferenzlicht in Multiwellenlänge dispergiert wird, gibt es eine Änderung bei der Intensität jeder Wellenlänge und die Membrandicke kann aus dieser Änderung berechnet werden.
  • Im Fall, bei dem die Membrandicke aus Fluktuation bei der Intensität jeder Wellenlänge von Interferenzlicht berechnet wird, wird die Reflektivität jeder Wellenlänge allgemein ermittelt, um den Einfluss der Intensität jeder Wellenlänge von Licht aus einer Lichtquelle zu entfernen. Wenn die Reflektivität jeder Wellenlänge ermittelt wird, ist es notwendig, jede der Intensitäten jeder Wellenlänge von, vom Referenzmessobjekt reflektiertem Licht und die Intensität jeder Wellenlänge von reflektiertem Licht von einem Messobjekt zu ermitteln. Üblicherweise wird die Intensität jeder Wellenlänge von reflektiertem Licht vom Referenzmessobjekt zur Zeit der Werksauslieferung oder dergleichen einer Messvorrichtung erfasst und in einer Aufzeichnungseinheit oder dergleichen der Messvorrichtung aufgezeichnet. Dann, wenn die Membrandicke des Messobjektes berechnet wird, wird die aufgezeichnete Intensität jeder Wellenlänge von reflektiertem Licht vom Referenzmessobjekt gelesen und verwendet.
  • In der oben beschriebenen Vorrichtung verursacht Fluktuation bei der Intensität jeder Wellenlänge einer Lichtquelle, die bei der Messung verwendet wird, aufgrund von Langzeitänderung oder umgebender Umwelt eine Differenz bei der Intensität von dem Referenzmessobjekt aus einer Mess-Lichtquelle zugeführtem Bestrahlungslicht, um die Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichtes vom Referenzmessobjekt und die Intensität von dem Messobjekt zugeführtem Bestrahlungslicht aus der Mess-Lichtquelle zu erfassen, um die Membrandicke des Messobjektes zu berechnen, und somit kann die Intensität jeder Wellenlänge nicht genau gemessen werden.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Reflektivitätsmessvorrichtung sowie auch ein Reflektivitätsmessverfahren, welche die Intensität jeder Wellenlänge eines Messobjekts genau messen können, und eine Membrandickenmessvorrichtung, wie auch ein Membrandickenmessverfahren, welche die Membrandicke eines Messobjektes genau messen können, bereitzustellen.
  • Problemlösung
  • Eine Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Mess-Lichtquelle, die Bestrahlungslicht einem Messobjekt zuführt, eine Spektroskopie-Detektionseinheit, die bei Mehrfachwellenlänge die Intensität des Bestrahlungslichts und die Intensität von vom Messobjekt reflektiertem Licht detektiert, eine Koeffizientenaufzeichnungseinheit, die einen Umwandlungskoeffizienten zum Umwandeln eines detektierten Werts der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts in einen Wert entsprechend der Intensität jeder Wellenlänge von von einem Referenz-Messobjekt reflektiertem Licht aufzeichnet, und eine Reflektivitäts-Berechnungseinheit, die die Reflektivität jeder Wellenlänge des Messobjekts basierend auf dem, der Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichtes vom Referenz-Messobjekt entsprechenden Wert berechnet, das aus dem detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts und dem Umwandlungskoeffizienten ermittelt wird.
  • Ein Reflektivitätsmessverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Korrektur-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt des Detektierens, bei Mehrfachwellenlänge, der Intensität von Korrektur-Bestrahlungslicht, das einem Referenz-Messobjekt zugeführt wird, einen Korrektur-Bestrahlungslicht-Zufuhrschritt des Zuführens des Korrektur-Bestrahlungslichts aus einer Mess-Lichtquelle zum Referenz-Messobjekt, einen ersten reflektierten Lichtdetektionsschritt des Detektierens, bei Mehrfachwellenlänge, der Intensität von reflektiertem Licht des Korrektur-Bestrahlungslichts vom Referenz-Messobjekt, einen Koeffizienten-Berechnungsschritt des Berechnens eines Umwandlungskoeffizienten zum Umwandeln eines detektierten Wertes der Intensität jeder Wellenlänge von Mess-Bestrahlungslicht, das dem Messobjekt zugeführt ist, in einen Wert entsprechend der Intensität jeder Wellenlänge von vom Referenz-Messobjekt reflektiertem Licht des Mess-Bestrahlungslicht, basierend auf einem detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge des Korrektur-Bestrahlungslichts, das durch den Korrektur-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt ermittelt ist, und einem detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichtes des Korrektur-Bestrahlungslicht, das durch den ersten reflektierten Lichtdetektionsschritt ermittelt wird, einen Platzierungsschritt des Platzierens des Messobjekts, einen Mess-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt des Detektierens, bei Mehrfachwellenlänge, der Intensität des Mess-Bestrahlungslichts, das Anregungslicht und Fluoreszenz enthält, die durch das Anregungslicht erzeugt wird, einen Mess-Bestrahlungslicht-Zufuhrschritt des Zuführens des Mess-Bestrahlungslichts von der Mess-Lichtquelle zum Messobjekt, einen zweiten Reflexionslichtdetektionsschritt des Detektierens, bei Mehrfachwellenlänge, einer Intensität von reflektiertem Licht des Mess-Bestrahlungslicht vom Messobjekt, und einen Reflektivitätsberechnungsschritt des Berechnens der Reflektivität jeder Wellenlänge des Messobjekts, basierend auf dem, der Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichtes des Mess-Bestrahlungslichts vom Referenz-Messobjekt entsprechenden Wert, der aus einem detektierten Wert eines Spektrums des Mess-Bestrahlungslichts ermittelt wird, das durch den Mess-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt ermittelt wird, und dem Umwandlungskoeffizienten und einem detektierten Wert jeder Wellenlängenintensität des reflektierten Lichts des Mess-Bestrahlungslichts vom Messobjekt, die durch den zweiten Reflexionslichtdetektionsschritt ermittelt wird.
  • Mit der Reflektivitätsmessvorrichtung und dem Reflektivitätsmessverfahren, die oben beschrieben sind, kann der der Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichts vom Referenz-Messobjekt entsprechende Wert für jede Messung aus dem detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts, mit dem das Messobjekt bestrahlt wird, und dem in der Koeffizientenaufzeichnungseinheit aufgezeichneten Umwandlungskoeffizienten berechnet werden, ohne das Referenz-Messobjekt bei Messung des Messobjekts zu verwenden. Entsprechend kann selbst in einem Fall, bei dem die Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts fluktuiert, die Intensität jeder Wellenlänge des Messobjekts genau gemessen werden.
  • Die Mess-Lichtquelle kann eine phosphorbasierte weiße Lichtemittierende Diode sein, die Bestrahlungslicht einschließlich Anregungslicht und durch das Anregungslicht erzeugter Fluoreszenz liefert. Da die Lebensdauer einer Lichtemittierenden Diode länger als die Lebensdauer einer Halogenlampe oder dergleichen ist, kann die Häufigkeit des Austauschs der Mess-Lichtquelle reduziert werden.
  • Die oben beschriebene Reflektivitätsmessvorrichtung kann weiter einen Referenzlichtwellenleiter beinhalten, der an einem Ende eine Referenzlicht-Empfangsoberfläche aufweist, die mit Bestrahlungslicht aus der Mess-Lichtquelle bestrahlt wird, und dessen anderes Ende optisch mit der Spektroskopie-Detektionseinheit verbunden ist, einen ersten Messlichtwellenleiter, der an einem Ende eine Bestrahlungslicht-Empfangsoberfläche aufweist, die mit dem Bestrahlungslicht aus der Mess-Lichtquelle bestrahlt wird, und an einem anderen Ende eine Bestrahlungslichtzufuhroberfläche aufweist, die das Bestrahlungslicht dem Messobjekt zuführt, und einen zweiten Messlichtwellenleiter, der an einem Ende eine Referenzlicht-Empfangsoberfläche zum Empfangen des reflektierten Lichts vom Messobjekt aufweist und dessen anderes Ende mit der Spektroskopie-Detektionseinheit optisch gekoppelt ist. Bei dieser Konfiguration kann die Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts mit der Anordnung des Referenzlichtwellenleiters und des ersten Messlichtwellenleiters justiert werden.
  • Es kann sein, dass die Spektroskopie-Detektionseinheit eine erste Detektionseinheit, welche die Intensität von Bestrahlungslicht bei Mehrfachwellenlänge detektiert, und eine zweite Detektionseinheit, welche die Intensität von reflektiertem Licht vom Messobjekt bei Mehrfachwellenlänge detektiert, enthält, und das andere Ende des Referenzlichtwellenleiters optisch mit der ersten Detektionseinheit gekoppelt ist und das andere Ende des zweiten Messlichtwellenleiters optisch mit der zweiten Detektionseinheit gekoppelt ist. Bei einer solchen Konfiguration sind die Detektionseinheit, welche die Intensität von Bestrahlungslicht bei Mehrfachwellenlänge detektiert, und die Detektionseinheit, welche die Intensität von reflektiertem Licht vom Messobjekt bei Mehrfachwellenlänge detektiert, voneinander unabhängig. Somit ist es möglich, simultan die Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts und die Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichtes zu detektieren und die Reflektivität jeder Wellenlänge des Messobjekts kann genau gemessen werden. Weiterhin kann die für die Messung der Reflektivität jeder Wellenlänge notwendige Zeit verkürzt werden.
  • Es kann sein, dass weiter die Lichtwellenleiterauswahlvorrichtung zum Veranlassen des Bestrahlungslichts aus der Mess-Lichtquelle, selektiv auf die Referenzlicht-Empfangsoberfläche oder die Bestrahlungslicht-Empfangsoberfläche einzufallen, enthalten ist, die Spektroskopie-Detektionseinheit eine dritte Detektionseinheit enthält, welche die Intensität des Bestrahlungslichts bei Mehrfachwellenlänge detektiert und die Intensität des reflektierten Lichts bei Mehrfachwellenlänge detektiert, und das andere Ende des Referenzlichtwellenleiters und das andere Ende des zweiten Messlichtwellenleiters optisch mit der dritten Detektionseinheit gekoppelt sind. Bei einer solchen Konfiguration ist es möglich, die Spektroskopie-Detektionseinheit mit einer Detektionseinheit zu konfigurieren und die Reflektivitätsmessvorrichtung kann mit einer einfachen Konfiguration hergestellt werden.
  • Die Lichtmenge des Bestrahlungslichts, mit dem die Bestrahlungslicht-Empfangsoberfläche bestrahlt wird, kann größer als die Lichtmenge des Bestrahlungslichts sein, mit dem die Referenzlicht-Empfangsoberfläche bestrahlt wird. Somit kann selbst in dem Fall, bei dem sich das Bestrahlungslicht oder das reflektierte Licht aufgrund des Passierens des Lichtwellenleiters oder dergleichen abgeschwächt hat, die für eine genaue Messung der Reflektivität jeder Wellenlänge notwendige Lichtmenge sichergestellt werden. Auch kann der erste Lichtwellenleiter so ausgelegt sein, dass die Bestrahlungslicht-Empfangsoberfläche und die Messlichtquelle gegenüberliegen. In einer solchen Anordnung ist es möglich, die Lichtmenge des Bestrahlungslichts, mit dem der erste Messlichtwellenleiter bestrahlt wird, zu vergrößern.
  • Der erste Mess-Lichtwellenleiter und der Referenz-Lichtwellenleiter können so angeordnet sein, dass eine zentrale Achse des ersten Mess-Lichtwellenleiters und eine zentrale Achse des Referenz-Lichtwellenleiters in Bezug auf eine Achse liniensymmetrisch sind, welche die Mess-Lichtquelle passiert. Im Fall, bei dem beispielsweise Licht, das eine Direktionalität aufweist, wie bei Licht aus einer Lichtemittierenden Diode, als das Bestrahlungslicht verwendet wird, kann sich ein detektierter Wert der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts, das in den Lichtwellenleiter eindringt, abhängig von der Positionsbeziehung zwischen der Mess-Lichtquelle und dem Lichtwellenleiter unterscheiden. Bei der oben beschriebenen Konfiguration kann die Differenz eines detektierten Wertes der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts, mit dem der Referenz-Lichtwellenleiter bestrahlt wird, und ein detektierter Wert der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts, mit dem der erste Mess-Lichtwellenleiter bestrahlt wird, reduziert werden und die Reflektivität jeder Wellenlängenwelle kann genau gemessen werden.
  • Weiter beinhaltet eine Membrandickenmessvorrichtung die oben beschriebene Reflektivitätsmessvorrichtung. Auch in einem Membrandickenmessverfahren ist das oben beschriebene Reflektivitätsmessverfahren enthalten und die Membrandicke des Messobjektes wird basierend auf der Reflektivität jeder Wellenlänge berechnet, welche durch das Reflektivitätsmessverfahren erhalten wird. Entsprechend ist es möglich, die Reflektivität jeder Wellenlänge eines Messobjekts genau zu berechnen, was für die Messung der Membrandicke notwendig ist und die Membrandicke des Messobjekts kann genau gemessen werden.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Mit der Reflektivitätsmessvorrichtung und dem Reflektivitätsmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Reflektivität jeder Wellenlänge eines Messobjekts genau gemessen werden. Auch kann mit der Membrandickenmessvorrichtung und dem Membrandickenmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Membrandicke eines Messobjekts genau gemessen werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Messverfahren für eine Membrandicke eines Messobjekts schematisch zeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Membrandickenmessvorrichtung zeigt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer ersten Ausführungsform für eine Reflektivitätsmessvorrichtung zeigt.
  • 4 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration einer Mess-Lichtquelle, eines Referenz-Lichtwellenleiters und eines ersten Mess-Lichtwellenleiters zeigt.
  • 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Konfiguration eines Spektroskopie-Optiksystems zeigt.
  • 6(a) ist ein Graph, der die Intensität jeder Wellenlänge eines Dunkelsignals zeigt. 6(b) ist ein Graph, der die Intensität jeder Wellenlänge einer in dem Dunkelsignal enthaltenen Dunkelstromkomponente zeigt. 6(c) ist ein Graph, der die Intensität jeder Wellenlänge eines Signals zeigt, das durch in dem Dunkelsignal enthaltenes Umgebungslicht verursacht wird. 6(d) ist ein Graph, der die Intensität jeder Wellenlänge von in dem Dunkelsignal enthaltenen Bestrahlungslicht zeigt. 6(e) ist ein Graph, der die Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts, nachdem eine Dunkelsubstraktionskorrektur durchgeführt worden ist, zeigt.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur des Berechnens eines Umwandlungskoeffizienten gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur des Berechnens der Membrandicke oder dergleichen gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 9 ist ein Graph, der die Beziehung von Wellenlänge und der relativen Intensität jeder Wellenlänge in dem Fall zeigt, bei dem eine phosphorbasierte weiße Licht-emittierende Diode veranlasst wird, Licht zu emittieren, unter unterschiedlichen Temperaturumgebungen.
  • 10 10(a) ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Anordnung einer phosphorbasierten weißen Lichtemittierenden Diode und eines Lichtwellenleiters zeigt. 10(b) ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel der Anordnung der phosphorbasierten weißen Licht emittierenden Diode und des Lichtwellenleiters zeigt. 10(c) ist eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel der Anordnung der phosphorbasierten weißen Licht-emittierenden Diode und des Lichtwellenleiters zeigt.
  • 11 ist ein Graph, der die Beziehung von Wellenlänge und einer relativen Intensität jeder Wellenlänge von Bestrahlungslicht, das in den Lichtwellenleiter eingedrungen ist, der in 10 gezeigt ist, zeigt.
  • 12 ist ein Konzeptdiagramm, welches schematisch den Abschnitt eines Bestrahlungsbereichs von Bestrahlungslicht zeigt.
  • 13 ist ein Graph, der die Beziehung der Wellenlänge und der relativen Intensität jeder Wellenlänge von Bestrahlungslicht, das in den Referenz-Lichtwellenleiter und den ersten Mess-Lichtwellenleiter eingedrungen ist, zeigt.
  • 14 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer zweiten Ausführungsform für die Reflektivitätsmessvorrichtung zeigt.
  • 15 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer dritten Ausführungsform für die Reflektivitätsmessvorrichtung zeigt.
  • 16 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur zum Berechnen eines Umwandlungskoeffizienten gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
  • 17 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur des Berechnens der Membrandicke oder dergleichen gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
  • 18 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur des Berechnens eines Umwandlungskoeffizienten gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
  • 19 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Messlichtquelle, des Referenz-Lichtwellenleiters und des ersten Mess-Lichtwellenleiters zeigt.
  • 20 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein anderes modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Mess-Lichtquelle, des Referenz-Lichtwellenleiters und des ersten Mess-Lichtwellenleiters zeigt.
  • 21 21(a) ist ein Konfigurationsdiagramm, das noch ein anderes modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Mess-Lichtquelle, des Referenz-Lichtwellenleiters und des ersten Mess-Lichtwellenleiters zeigt. 21(b) ist ein Konfigurationsdiagramm, das noch ein anderes modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Mess-Lichtquelle, des Referenz-Lichtwellenleiters und des ersten Mess-Lichtwellenleiters zeigt.
  • 22 ist ein Konfigurationsdiagramm, das noch ein anderes modifiziertes Beispiel der Konfiguration der Mess-Lichtquelle, des Referenz-Lichtwellenleiters und des ersten Mess-Lichtwellenleiters zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ausführungsformen für eine Reflektivitätsmessvorrichtung und ein Reflektivitätsmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Man beachte, dass in der Beschreibung der Zeichnung dieselben Komponenten durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet werden und redundante Beschreibungen weggelassen werden.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Zuerst wird das Prinzip der, eine Interferenz aufgrund von reflektiertem Licht einsetzenden Membrandickenmessung beschrieben. In einem in 1 gezeigten Beispiel ist eine Halbleitermembran 13, die auf einem Substrat 2 gebildet ist, als ein Beispiel eines membranförmigen Messobjekts gezeigt. Für eine Membrandicke d desselben, wird Bestrahlungslicht L1 für die Membrandickenmessung in Bezug auf eine aus dem Substrat 2 und der Halbleitermembran 13 gebildete Probe 12 von einer oberen Oberfläche-6(erste Oberfläche)-Seite der Halbleitermembran 13, die eine zum Substrat 2 entgegengesetzte Seite ist, zugeführt. Dann wird durch Detektieren von über Interferenz von reflektiertem Licht L2 von der oberen Oberfläche 6 und reflektiertem Licht L3 bis Lm von einer unteren Oberfläche 7 (zweite Oberfläche, die eine Grenzoberfläche des Substrats 2 und der Halbleitermembran 13 ist) erzeugtem Interferenzlicht die Membrandicke d der Halbleitermembran 13 berechnet.
  • Als Nächstes wird die Konfiguration einer Membrandicken-Messvorrichtung, die eine Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform enthält, beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Ausführungsform für die Membrandickenmessvorrichtung 10 zeigt. In 2 ist ein Beispiel gezeigt, in welchem die Halbleitermembran 13 der Probe 12, die in einer Prozesskammer einer Probenmesseinheit 11 platziert ist, das Messobjekt ist. Die Membrandickenmessvorrichtung 10 beinhaltet eine Reflektivitätsmessvorrichtung 1, ein Messoptiksystem 14, und eine später beschriebene Membrandickenberechnungseinheit 19.
  • Die Membrandickenberechnungseinheit 19 ist eine Membrandickenberechnungsvorrichtung zum Berechnen der Membrandicke der Halbleitermembran 13, die das Messobjekt ist, und berechnet die Membrandicke basierend auf einem berechneten Wert der Reflektivität jeder Wellenlänge (nachfolgend wird ”Reflektivität jeder Wellenlänge” als ”Spektroskopie-Reflektivitätsdaten” bezeichnet), die aus der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 ausgegeben wird. Ein Eingabeanschluss der Membrandickenberechnungseinheit 19 ist mit einem Ausgabeanschluss der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 verbunden. Man beachte, dass die Membrandickenberechnungseinheit 19 durch einen Computer konfiguriert sein kann, in dem beispielsweise ein vorgegebenes Berechnungsprogramm ausgeführt wird.
  • Mit der Membrandickenberechnungseinheit 19 ist eine Messsteuereinheit 20 verbunden. Die Messsteuereinheit 20 referenziert Membrandicken-Information oder dergleichen, die aus der Membrandickenberechnungseinheit 19 ausgegeben wird, und führt die notwendige Steuerung für eine Operation wie etwa eine Membrandickenmessoperation in der Membrandickenmessvorrichtung 10 durch Steuern entsprechender Vorrichtungsteile der Membrandickenmessvorrichtung 10, wie etwa die Reflektivitätsmessvorrichtung 1, durch.
  • Mit der Messsteuereinheit 20 ist eine Eingabevorrichtung 21 und eine Anzeigevorrichtung 22 verbunden. Die Eingabevorrichtung 21 wird für Eingabe durch einen Bediener von Informationen, Bedingungen, Anweisungen oder dergleichen verwendet, welche für die Messoperation in der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 und der Membrandickenmessvorrichtung 10 notwendig sind. Die Anzeigevorrichtung 22 wird zur Anzeige, für den Bediener, notwendiger Informationen zu der oben beschriebenen Messoperation verwendet.
  • Das Messoptiksystem 14 bestrahlt eine vorgegebene Messposition einer Probe 12 mit dem Bestrahlungslicht L1, das aus der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 zugeführt wird, und leitet das auf der Oberfläche der Probe 12 reflektierte Reflexionslicht L2 an die Reflektivitätsmessvorrichtung 1. In Bezug auf das Messoptiksystem 14 sind ein erster Mess-Lichtwellenleiter (später beschrieben und daher nicht gezeigt), der das Bestrahlungslicht L1 von der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 führt und ein zweiter Mess-Lichtwellenleiter (später beschrieben und daher nicht gezeigt), der das Reflexionslicht L2 aus der später beschriebenen Probe 12 zur Reflektivitätsmessvorrichtung 1 leitet, optisch gekoppelt. Das Messoptiksystem 14 ist mit der Probenmesseinheit 11 versehen, in der die Probe 12, die das Messobjekt ist, platziert ist. Als Messobjekt gibt es ein Referenz-Messobjekt, von dem die Reflektivität jeder Wellenlänge bekannt ist, und ein Messobjekt, das ein Objekt der Membrandickenmessung ist.
  • Das Messoptiksystem 14 ist mit einer XYθ-Bühne 15 versehen. Die XYθ-Bühne 15 justiert die Messposition und die Messbedingung für die Membrandicke der Halbleitermembran 13 in der Membrandickenmessvorrichtung 10 durch Justieren von Position, Winkel und dergleichen des Messoptiksystems 14 in einer X-Richtung, eine Y-Richtung oder einer θ-Richtung. Die XYθ-Bühne 15 wird durch eine Bühnensteuereinheit 16 angetrieben und gesteuert.
  • Die Probe 12 in der Probenmesseinheit 11 und das Messoptiksystem 14 sind weiter mit einer Bildgebungsvorrichtung 17 und einer Messpositionseinstelleinheit 18 versehen. Die Bildgebungsvorrichtung 17 ist eine Positionsprüfbildgebungsvorrichtung zum Überprüfen der Messposition der Membrandicke der Halbleitermembran 13 in der Membrandickenmessvorrichtung 10. Die Messpositionseinstelleinheit 18 referenziert ein Bild der Probe 12, das die Halbleitermembran 13 beinhaltet, erfasst durch die Bildgebungsvorrichtung 17 über das Messoptiksystem 14 und stellt die Membrandickenmessposition in Bezug auf die Probe 12 ein.
  • Als Nächstes wird die Konfiguration der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. 3 zeigt ein Beispiel der Konfiguration der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 ist konfiguriert, eine Messlichtquelle 30, einen Referenz-Lichtwellenleiter 50, einen ersten Mess-Lichtwellenleiter 60, einen zweiten Mess-Lichtwellenleiter 70, eine Spektroskopie-Detektionseinheit 80 und eine Verarbeitungseinheit 90 zu beinhalten.
  • Die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 ist mit der Messlichtquelle 30 versehen, die das Bestrahlungslicht L1 in Bezug auf die Halbleitermembran 13 der Probe 12 in der Probenmesseinheit 11 über das Messoptiksystem 14 liefert. Die Messlichtquelle 30 liefert das Bestrahlungslicht L1 einschließlich zumindest einer Wellenlängenkomponente über ein vorgegebenes Band der Halbleitermembran 13, die das Messobjekt ist. Als Messlichtquelle 30 kann beispielsweise geeigneterweise eine phosphorbasierte weißes Licht emittierende Diode (nachfolgend als ”phosphorbasierte weiße LED”, die eine Bestrahlung von Anregungslicht beinhaltendem Licht und durch das Anregungslicht erzeugter Fluoreszenz verursacht, verwendet werden. Die weiße LED erzeugt Fluoreszenz einer Langwellenlängenregion über Bestrahlung von Anregungslicht einer kurzen Wellenlänge auf Phosphor und erzeugt weißes Licht durch eine Mischung von Anregungslicht und Fluoreszenz. Man beachte, dass als Messlichtquelle 30 auch eine Lichtquelle wie etwa eine Xenonlampe oder einer Halogenlampe oder eine Dreifarben-LED-basierte weiße LED, in der eine rote LED, eine grüne LED und eine blaue LED kombiniert sind, verwendet werden kann.
  • Der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 leitet das Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 an das Messoptiksystem 14. Der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 weist eine Bestrahlungslicht-Empfangsoberfläche 61 auf, die mit dem Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 bestrahlt wird und eine Bestrahlungslichtzufuhroberfläche 62, die das Bestrahlungslicht L1 dem Messobjekt zuführt. Die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 ist mit der Messlichtquelle 30 optisch gekoppelt und die Bestrahlungslichtzufuhroberfläche 62 ist mit dem Messoptiksystem 14 optisch gekoppelt. Als erster Mess-Lichtwellenleiter 60 kann geeigneter Weise beispielsweise eine optische Faser verwendet werden.
  • Der zweite Mess-Lichtwellenleiter 70 leitet das reflektierte Licht L2 von der Probe 12 über das Messoptiksystem 14 zur Reflektivitätsmessvorrichtung 1. Der zweite Mess-Lichtwellenleiter 70 weist eine Reflexionslichtempfangsoberfläche 71 auf, die das Reflexionslicht L2 von der Probe 12 empfängt. Die Reflexionslichtempfangsoberfläche 71 ist mit dem Messoptiksystem 14 optisch gekoppelt. Das andere Ende des zweiten Mess-Lichtwellenleiters 70 ist mit der Spektroskopie-Detektionseinheit 80 gekoppelt. Als zweiter Mess-Lichtwellenleiter 70 kann beispielsweise eine optische Faser geeigneter Weise verwendet werden.
  • Ein Ende des Referenz-Lichtwellenleiters 50 ist mit einer Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 versehen, die mit dem Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 bestrahlt wird. Die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 ist mit der Messlichtquelle 30 optisch gekoppelt. Das andere Ende des Referenz-Lichtwellenleiters 50 ist mit der Spektroskopie-Detektionseinheit 80 optisch gekoppelt. Als Referenz-Lichtwellenleiter 50 kann beispielsweise eine optische Faser geeigneter Weise eingesetzt werden.
  • Die Spektroskopie-Detektionseinheit 80 ist konfiguriert, eine erste Detektionseinheit 81, welche die Intensität des Bestrahlungslicht L1 bei Mehrfachwellenlänge detektiert und einen detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge ermittelt, (nachfolgend wird ”detektierter Wert der Intensität jeder Wellenlänge” als ”Spektralwellenform” bezeichnet) detektiert, und eine zweite Detektionseinheit 84, welche die Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 ermittelt, zu beinhalten. Die erste Detektionseinheit 81 ist konfiguriert, ein Spektroskopie-Optiksystem 82 und einen Photodetektor 83 zu beinhalten. Das Spektroskopie-Optiksystem 82 streut Licht, welches das Spektroskopie-Optiksystem 82 betreten hat, in Mehrfachwellenlänge und gibt das in Wellenlängen gestreute Licht an den Photodetektor 83 aus. Der Photodetektor 83 ermittelt die Spektralwellenform des aus dem Spektroskopie-Optiksystem 82 ausgegebenen Lichts und gibt die ermittelte Spektralwellenform an die Verarbeitungseinheit 90 aus. Mit einem Eingangsanschluss des Spektroskopie-Optiksystems 82 der ersten Detektionseinheit 81 ist das andere Ende des Referenz-Lichtwellenleiters 50 optisch gekoppelt. Ein Ausgangsanschluss des Photodetektors 83 ist mit einem Eingangsanschluss der Verarbeitungseinheit 90 verbunden. Auch ist die zweite Detektionseinheit 84 konfiguriert, das Spektroskopie-Optiksystem 82 und den Photodetektor 83 zu beinhalten, in einer Weise ähnlich der ersten Detektionseinheit 81. Mit einem Eingangsanschluss des Spektroskopie-Optiksystems 82 der zweiten Detektionseinheit 84 ist das andere Ende des zweiten Mess-Lichtwellenleiters 70 optisch gekoppelt. Ein Ausgangsanschluss des Photodetektors 83 ist mit einem anderen Eingangsanschluss der Verarbeitungseinheit 90 verbunden.
  • Die Verarbeitungseinheit 90 ist konfiguriert, eine Koeffizienten-Berechnungseinheit 91, eine Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 und eine Reflektivitäts-Berechnungseinheit 93 zu beinhalten. Die Koeffizienten-Berechnungseinheit 91 berechnet einen Umwandlungskoeffizienten zum Konvertieren der Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 in einen Wert entsprechend der Spektralwellenform des RF-Reflexionslichts L2 vom Referenz-Messobjekt. Die Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 zeichnet den berechneten Umwandlungskoeffizienten auf. Die Reflektivitäts-Berechnungseinheit 93 berechnet die Spektroskopie-Reflektivitätsdaten des Messobjekts. Der Eingangsanschluss der Verarbeitungseinheit 90 ist mit dem Ausgangsanschluss des Photodetektors 83 der ersten Detektionseinheit 81 verbunden. Ein anderer Eingangsanschluss der Verarbeitungseinheit 90 ist mit dem Ausgangsanschluss des Photodetektors 83 der zweite Detektionseinheit 84 verbunden. Ein Ausgangsanschluss der Verarbeitungseinheit 90 ist mit dem Eingangsanschluss der in 2 gezeigten Membrandickenberechnungseinheit 19 verbunden.
  • Die Koeffizienten-Berechnungseinheit 91 berechnet den Umwandlungskoeffizienten, basierend auf der Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1, mit welchem das Referenz-Messobjekt bestrahlt wird, und der Spektralwellenform des Reflexions-Lichts L2 vom Referenz-Messobjekt. Die Koeffizienten-Berechnungseinheit 91 gibt den berechneten Umwandlungskoeffizienten an die Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 aus. Ein Ausgangsanschluss der Koeffizienten-Berechnungseinheit 91 ist mit einem Eingangsanschluss der Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 verbunden. Die Koeffizienten-Berechnungseinheit 91 kann durch einen Computer konfiguriert sein, in welchem beispielsweise ein vorbestimmtes Berechnungsprogramm ausgeführt wird.
  • Die Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 zeichnet den oben beschriebenen Umwandlungskoeffizienten auf und gibt den Umwandlungskoeffizienten an die Reflektivitäts-Berechnungseinheit 93 aus. Der Eingangsanschluss der Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 ist mit dem Ausgangsanschluss der Koeffizienten-Berechnungseinheit 91 verbunden.
  • Die Reflektivitäts-Berechnungseinheit 93 berechnet die Spektroskopie-Reflektivitätsdaten des Messobjekts, basierend auf der Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 vom Messobjekt und den Wert entsprechend der Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 vom Referenz-Messobjekt. Der Wert wird aus der Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1, mit dem das Messobjekt bestrahlt wird, und dem Umwandlungskoeffizienten ermittelt. Die Reflektivitäts-Berechnungseinheit 93 gibt die berechnete Spektralwellenform an die Membrandickenberechnungseinheit 19 aus (siehe 2). Ein Ausgangsanschluss der Reflektivitäts-Berechnungseinheit 93 ist mit dem Eingangsanschluss der Membrandickenberechnungseinheit 19 verbunden (siehe 2). Die Reflektivitäts-Berechnungseinheit 93 kann durch einen Computer konfiguriert sein, in welchem beispielsweise ein vorgegebenes Berechnungsprogramm ausgeführt wird.
  • 4 zeigt die Konfiguration einer Messlichtquelle 30, des Referenz-Lichtwellenleiters 50 und des ersten Mess-Lichtwellenleiters 60 gemäß dieser Ausführungsform. Die Messlichtquelle 30 ist konfiguriert, um eine phosphorbasierte weiße LED 31 und eine Lichtquellenhaupteinheit 32 zu beinhalten. Der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 werden durch eine Lichtwellenleiter-Halteeinheit 96 gehalten. Bei dieser Ausführungsform sind der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 so angeordnet, dass eine Zentralachse 50A des Referenz-Lichtwellenleiters 50 und eine Zentralachse 60A des ersten Mess-Lichtwellenleiters 60 liniensymmetrisch in Bezug auf eine Achse 31A sind, welche die weiße LED 31 passiert.
  • 5 zeigt ein Beispiel der Konfiguration des Spektroskopie-Optiksystems 82. Spezifisch streut das Spektroskopie-Optiksystem 82 das Bestrahlungslicht L1 und das Reflexionslicht L2 des Bestrahlungslichts L1 vom Messobjekt, das bei Mehrfachwellenlänge detektierbar sein soll. Das Spektroskopie-Optiksystem 82 ist konfiguriert, einen Eingangsschlitz 301, ein koordinierendes Optiksystem 302, ein Diffraktionsgitter 303, das ein Streuelement ist, und ein fokussierendes Optiksystem 304 zu beinhalten. Mit dieser Konfiguration bildet in Wellenlängen mit dem Diffraktionsgitter 303 dispergiertes Licht ein Bild der Komponente jeder Wellenlänge einer Ausgabeoberfläche 305 des Wellenlängenspektrums über das fokussierende Optiksystem 304 und wird bei Mehrfachwellenlänge durch den Photodetektor 83, der auf der Ausgangsoberfläche 305 angeordnet ist, detektiert. Man beachte, dass anders als bei diesem Beispiel das Spektroskopie-Optiksystem 82, das das Bestrahlungslicht L1 und das Reflexionslicht L2 vom Messobjekt streut, um so bei Mehrfachwellenlänge detektierbar zu sein, beispielsweise geeigneter Weise durch Verwendung eines Bandpassfilters konfiguriert sein kann.
  • Wie in 5 gezeigt, ist der Photodetektor 83 als Detektionsvorrichtung zum Detektieren der Intensität von Wellenlängenkomponenten in Bezug auf das in Mehrfachwellenlängenkomponenten durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 gestreute Licht vorgesehen. Spezifisch detektiert der Photodetektor 83 die Intensität von durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 bei Wellenlängenkomponenten in Einheiten von mehreren Nanometern gestreutem Ausgangslicht. Der Photodetektor 83 ist beispielsweise an der Ausgangsoberfläche 305 in Relation zum in 5 gezeigten Spektroskopie-Optiksystem 82 angeordnet und wird durch einen Mehrkanal-Photodetektor konfiguriert, bei dem eine Mehrzahl von Lichtdetektionselementen, welche die Intensität von Wellenlängenkomponenten detektieren, die durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 gestreut sind, ausgerichtet sind.
  • Als Nächstes wird ein Reflektivitätsmessverfahren gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Vor der Beschreibung wird die Subtraktionskorrektur beschrieben. Aus der in 3 gezeigten ersten Detektionseinheit 81 wird ein schwaches Signal selbst in dem Fall ausgegeben, bei dem es keinen Eingang von Bestrahlungslicht L1 aus dem Referenz-Lichtwellenleiter 50 gibt. Auch wird aus der zweiten Detektionseinheit 84 ein schwaches Signal selbst in dem Fall ausgegeben, bei dem es kein Eindringen des Reflexionslichts L2 aus dem zweiten Mess-Lichtwellenleiter 70 gibt. Das schwache Signal wird ein Dunkelstrom genannt. Es ist notwendig, den Dunkelstrom als einen Faktor zu behandeln, der Kalibrierung in dem Fall erfordert, bei dem die Lichtintensität durch ein Lichtdetektionselement ermittelt wird. Neben dem Dunkelstrom beinhaltet ein aus der ersten Detektionseinheit 81 und der zweiten Detektionseinheit 84 ausgegebenes Signal ein Signal, das durch Umgebungslicht verursacht wird, wie etwa Licht von einer Innenraumbeleuchtung. Der oben beschriebene Dunkelstrom und ein unnötiges Signal, wie etwa Umgebungslicht, werden gemeinsam als Dunkelsignal bezeichnet. Um die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 und die Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 genau zu ermitteln, ist es notwendig, die Spektralwellenform des Dunkelsignals von der Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 und der Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 zu subtrahieren.
  • Ein Verfahren zur Dunkelsubtraktionskorrektur wird in Bezug auf 6 beschrieben. Hier wird ein Verfahren zum Durchführen einer Dunkelsubtraktionskorrektur für das Bestrahlungslicht L1 als ein Beispiel beschrieben. Zuerst wird die Messlichtquelle 30 abgeschaltet und die Spektralwellenform des Dunkelsignals wird durch die Spektroskopie-Detektionseinheit 80 ermittelt. Wie in 6(a) gezeigt, beinhaltet die Spektralwellenform des Dunkelsignals eine weiße Rauschkomponente und eine Rauschkomponente, die eine Spitze in einem bestimmten Wellenlängenbereich aufweist. Die weiße Rauschkomponente ist eine Rauschkomponente aufgrund von Dunkelstrom (6(b)). Die Rauschkomponente, die eine Intensitätsspitze in einem bestimmten Wellenlängenbereich aufweist, ist eine Rauschkomponente aufgrund von Umgebungslicht oder dergleichen (6(c)).
  • Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 eingeschaltet und es wird die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 durch die Spektroskopie-Detektionseinheit 80 ermittelt. Wie in 6(d) gezeigt, enthält die Spektralwellenform des Lichts beispielsweise eine Komponente der Spektralwellenform des Dunkelsignals, wie in 6(a)) gezeigt, zusätzlich zu einer Komponente des Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1. Dann wird die Spektralwellenform des wie in 6(a) gezeigten Dunkelsignals von der Spektralwellenform subtrahiert, welche die Komponente der Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 und die Komponente der Spektralwellenform des Dunkelsignals enthält, wie in 6(d) gezeigt. Entsprechend kann die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1, wie in 6(e) gezeigt, welche die Komponente der Spektralwellenform des Dunkelsignals nicht enthält, genau ermittelt werden. Auch für das Reflexionslicht L2 kann die Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 genau durch Subtrahieren der Spektralwellenform des Dunkelsignals, das durch Ausschalten der Messlichtquelle 30 erhalten wird, von der Spektralwellenform durch Einschalten der Messlichtquelle 30 erhaltenen Reflexionslichts L2 ermittelt werden.
  • Als Nächstes wird das Reflektivitätsmessverfahren gemäß dieser Ausführungsform unter Verwendung der Dunkelsubtraktionskorrektur beschrieben. 7 und 8 sind Flussdiagramme, welche das Reflektivitätsmessverfahren und ein Membrandicken-Messverfahren gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.
  • Zuerst wird ein Schritt des Berechnens eines Umwandlungskoeffizienten K(λ), gezeigt in 7, ausgeführt. Hier zeigt λ eine Wellenlänge oder eine Einheit von Wellenlängenstreuung für die Spektroskopie-Detektionseinheit an. Das Referenz-Messobjekt, dessen spektroskopische Reflektivitätsdaten Rref (λ) bekannt sind, wird in der Probenmesseinheit 11 platziert (S10). Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 eingeschaltet und die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 und die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 werden mit dem Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 bestrahlt. Hier wird im Schritt des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ) das Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 als ein Korrektur-Bestrahlungslicht bezeichnet. Das Korrektur-Bestrahlungslicht, mit dem die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 bestrahlt wird, wird dem Referenz-Messobjekt über den ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 und das Messoptiksystem 14 zugeführt (Korrektur-Bestrahlungslicht-Zufuhrschritt S12).
  • Das Korrektur-Bestrahlungslicht, mit dem die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 bestrahlt wird, wird durch den Referenz-Lichtwellenleiter 50 zur ersten Detektionseinheit 81 geleitet und durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird eine Spektralwellenform Sref (λ) durch den Photodetektor 83 ermittelt (Korrektur-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt S14).
  • Derweil wird das dem Referenz-Messobjekt zugeführte Korrektur-Bestrahlungslicht auf der Oberfläche des Referenz-Messobjekts reflektiert und wird zum Reflexionslicht L2. Hier wird das an der Oberfläche des Referenz-Messobjekts reflektierte Korrektur-Bestrahlungslicht als ein Korrekturreflexionslicht bezeichnet. Das Korrekturreflexionslicht wird durch das Messoptiksystem 14 und den zweiten Mess-Lichtwellenleiter 70 zur zweiten Detektionseinheit 84 geleitet und durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird eine Spektralwellenform Ssig (λ) des Korrekturreflexionslichts durch den Photodetektor 83 ermittelt (erster Reflexionslicht-Detektionsschritt S16). Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 ausgeschaltet (S18). In diesem Zustand wird eine Spektralwellenform Dref (λ) des aus der ersten Detektionseinheit 81 ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S20). Weiter wird eine Spektralwellenform Dsig (λ) des aus der zweiten Detektionseinheit 84 ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S22).
  • Die unten gezeigte Formel (1) ist eine Formel zum Berechnen des Umwandlungskoeffizienten K(λ). Basierend auf den spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rref (λ) des Referenz-Messobjekts, der Spektralwellenform Sref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslichts, der Spektralwellenform Ssig (λ) des Korrekturreflexionslichts, der Spektralwellenform Dref (λ) des aus der ersten Detektionseinheit 81 ausgegebenen Dunkelsignals und der Spektralwellenform Dsig (λ) des aus der zweiten Detektionseinheit 84 ausgegebenen Dunkelsignals wird der Umwandlungskoeffizient K(λ) berechnet (Koeffizienten-Berechnungsschritt S24). Die Berechnung des Umwandlungskoeffizienten K(λ) wird in der Koeffizienten-Berechnungseinheit 91 ausgeführt. Der Umwandlungskoeffizient K(λ) wird in der Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 aufgezeichnet (S26). Man beachte, dass es ausreicht, den Schritt des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ), oben beschrieben, zum Zeitpunkt einer Auslieferungsinspektion oder in einer routinemäßigen Wartungsarbeit auszuführen. [Mathematische Formel 1]
    Figure 00270001
  • Als Nächstes wird ein in 8 gezeigter Schritt des Berechnens spektroskopischer Reflektivitätsdaten Rsig (λ) des Messobjekts ausgeführt. Zuerst wird das Messobjekt in der Probenmesseinheit 11 platziert (Platzierungsschritt S28). Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 eingeschaltet und werden die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 und die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 mit dem Bestrahlungslicht L1 bestrahlt. Hierin wird bei der Berechnung der spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) des Messobjekts das Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 als ein Mess-Bestrahlungslicht bezeichnet. Das Mess-Bestrahlungslicht, mit dem die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 bestrahlt wird, wird dem Messobjekt über den ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 und das Messoptiksystem 14 zugeführt (Mess-Bestrahlungslicht-Zufuhrschritt S30).
  • Das Mess-Bestrahlungslicht, mit dem die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 bestrahlt wird, wird durch den Referenz-Lichtwellenleiter 50 zur ersten Detektionseinheit 81 geleitet und durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird eine Spektralwellenform S'ref (λ) es Mess-Bestrahlungslichts durch den Photodetektor 83 ermittelt (Mess-Bestrahlungslichtdetektionsschritt S32). Zu dieser Zeit wird der Zeitbetrag, für den die Spektralwellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslicht ermittelt wird, auf eine beliebige Zeitlänge eingestellt.
  • Derweil wird das dem Messobjekt zugeführte Mess-Bestrahlungslicht auf der Oberfläche des Messobjekts reflektiert und wird zum Reflexionslicht L2. Hier wird das Reflexionslicht L2 als Mess-Reflexionslicht bezeichnet. Das Mess-Reflexionslicht wird durch das Messoptiksystem 14 und den zweiten Mess-Lichtwellenleiter 70 zur zweiten Detektionseinheit 84 geleitet und durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird eine Spektralwellenform S'sig (λ) des Mess-Reflexionslichts durch den Photodetektor 83 ermittelt (zweiter Reflexionslicht-Detektionsschritt S34). Zu dieser Zeit wird der Zeitbetrag, über den die Spektralwellenform des Mess-Reflexionslichts ermittelt wird, auf eine beliebige Zeitlänge eingestellt.
  • Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 ausgeschaltet (S36). Zu dieser Zeit wird der Zeitbetrag, für welchen die Messlichtquelle 30 ausgeschaltet wird, auf etwa 100 Millisekunden eingestellt. Dann wird eine Spektralwellenform D'ref (λ) des aus der ersten Detektionseinheit 81 ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S38). Zu dieser Zeit wird der Zeitbetrag, über den die Spektralwellenform D'ref (λ) des Dunkelsignals ermittelt wird, auf eine beliebige Zeitlänge eingestellt. Auch wird in einem Zustand, bei dem die Messlichtquelle 30 ausgeschaltet ist, eine Spektralwellenform D'sig (λ) des aus der zweiten Detektionseinheit 84 ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S40). Zu dieser Zeit wird der Zeitbetrag, über den die Spektralwellenform D'sig (λ) des Dunkelsignals ermittelt wird, auf eine beliebige Zeitlänge eingestellt.
  • Formel (2), die unten gezeigt wird, ist eine Formel zum Berechnen der spektroskopischer Reflektivitätsdaten Rsig (λ). Der Zähler von Formel (2) zeigt die Spektralwellenform S'sig (λ) des nicht die Spektralwellenform D'sig (λ) des Dunkelsignals enthaltenen Mess-Reflexionslichts. Der Nenner von Formel (2) zeigt einen Wert entsprechend der Spektralwellenform des Mess-Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt. Durch Multiplizieren des Umwandlungskoeffizienten K(λ) und der Wellenform, in welcher die Spektralwellenform D'ref (λ) des Dunkelsignals von der Spektralwellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslichts subtrahiert worden ist, wird der, der Spektralwellenform des Mess-Reflexionslichtes vom Referenz-Messobjekt entsprechende Wert, der durch den Nenner in Formel (2) gegeben ist, berechnet. Dann werden durch Teilen der Wellenform, in der die Spektral-Wellenform D'sig (λ) des Dunkelsignals von der Spektralwellenform S'sig (λ) des Mess-Reflexionslichtes subtrahiert worden ist, durch den Wert entsprechend der Spektralwellenform des Mess-Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) des Messobjekts berechnet (Reflektivitätsberechnungsschritt S42). Die Berechnung der spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) wird in der Reflektivitäts-Berechnungseinheit 93 ausgeführt. [Mathematische Formel 2]
    Figure 00290001
  • Die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ), welche durch die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 bei dieser Ausführungsform gemessen sind, werden an die Membrandickenberechnungseinheit 19 ausgegeben. In der Membrandickenberechnungseinheit 19 wird die Membrandicke des Messobjekts basierend auf den spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) berechnet (S44).
  • Bezüglich der die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 verwendenden Membrandickenmessvorrichtung 10 und dem das Reflektivitätsmessverfahren gemäß dieser Ausführungsform verwendenden Membrandickenmessverfahren wird zuerst ein sich auf Fluktuation bei der Spektralwellenform der Messlichtquelle 30 beziehendes Problem beschrieben und dann wird eine vorteilhafte Wirkung beschrieben.
  • Die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet eine phosphorbasierte weiße LED 31 als eine Lichtquelle des Bestrahlungslichts L1, wie in 4 gezeigt. Allgemein ist bei der weißen LED 31 bekannt, dass die Lichtmenge des Anregungslichts aufgrund einer externen Ursache wie etwa aus einer umgebenden Umwelt abgegebenen Wärme fluktuiert. 9 ist ein Graph, der ein Beispiel der Beziehung der Wellenlänge und der wellenlängenabhängigen Intensität des aus der weißen LED 31 erzeugten weißen Lichts unter verschiedenen Temperaturumgebungen zeigt. In der Wellenlängenregion, die das weiße Licht hat, ist eine Region B1, in der die Wellenlänge 400 nm oder mehr und 800 nm oder weniger beispielsweise beträgt, die Wellenlängenregion, die zu messen ist. In der Region B1 ist eine Region B2, in der beispielsweise die Wellenlänge 400 nm oder mehr und 500 nm oder weniger beträgt, die Wellenlängenregion des Anregungslichts und ist eine Region B3, in der beispielsweise die Wellenlänge 500 nm oder mehr und 800 nm oder weniger beträgt, die Wellenlängenregion der Fluoreszenz. Eine Kurve G1 in 9 zeigt die wellenlängenabhängige relative Intensität des weißen Lichtes im Fall, bei dem die weiße LED 31 veranlasst wird, Licht unter einer Temperaturumgebung von Raumtemperatur zu emittieren und zeigt eine Kurve G2 die wellenlängenabhängige relative Intensität des weißen Lichtes in dem Fall, bei dem weiße LED 31 veranlasst wird, Licht unter einer Temperaturumgebung von 0°C zu emittieren. Die Kurve G1 und die Kurve G2 in 9 vergleichend, unterscheiden sich Spitzenwerte der Kurve G1 und der Kurve G2 in der Region B2 voneinander, welche die Wellenlängenregion des Anregungslichts ist. Das heißt in dem Fall, bei dem die weiße LED 31 veranlasst wird, Licht unter unterschiedlichen Temperaturumgebungen zu emittieren, unterscheidet sich die relative Intensität im Wellenlängenbereich des Anregungslichts.
  • Die Intensitätsdifferenz des Anregungslichts in der Wellenlängenregion ist kein Problem in einem Fall, bei dem die weiße LED 31 als eine Beleuchtungsausrüstung verwendet wird. Jedoch wird sie in dem Fall ein Problem, bei dem jeweils die LED 31 bei einer Messung verwendet wird, wo die Wellenlängenregion des Anregungslichtes in der Wellenlängenregion des Messlichtes enthalten ist. Man beachte, dass die Kurve G1 und die Kurve G2 sich in der relativen Intensität in der Region B3, welches die Wellenlängenregion der Fluoreszenz ist, kaum unterscheiden. Dies liegt daran, dass das Anregungslicht dem Phosphor so zugeführt wird, dass der Phosphor sich in einem gesättigten Zustand befindet.
  • Wie im oben beschriebenen Beispiel gezeigt, fluktuiert die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 aus der weißen LED 31, die in der Messlichtquelle 30 enthalten ist, aufgrund einer externen Ursache, wie etwa der Umgebungstemperatur. Beispielsweise in dem Fall, bei dem die Temperatur der weißen LED 31 beim Ermitteln der Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 vom Referenz-Messobjekt und die Temperatur der weißen LED 31 bei Ermittlung der Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 vom Messobjekt sich voneinander unterscheiden, unterscheiden sich das Korrektur-Bestrahlungslicht, mit dem das Referenz-Messobjekt bestrahlt ist, und das Mess-Bestrahlungslicht, mit dem das Messobjekt bestrahlt ist, voneinander in der wellenlängenabhängigen relativen Intensität in der Wellenlängenregion des Anregungslichts. Daher können die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) des Messobjekts nicht genau gemessen werden.
  • Mit der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 und dem Reflektivitätsmessverfahren gemäß dieser Ausführungsform kann der der Spektralwellenform des Mess-Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt entsprechende Wert für jede Messung aus dem Umwandlungskoeffizienten K(λ) und der Spektralwellenform S'ref (λ) und der Spektralwellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslichts, mit dem das Messobjekt bestrahlt ist, berechnet werden, ohne das Referenz-Messobjekt bei Messung des Messobjekts zu verwenden. Entsprechend, wenn die spektroskopischen Reflektivitätsdaten R'sig (λ) des Messobjekts berechnet werden, kann der der Spektralwellenform des den Einfluss einer Fluktuation beim Bestrahlungslicht L1 enthaltenden Mess-Reflexionslichts entsprechende Wert verwendet werden. Das heißt, dass selbst in dem Fall, bei dem die Spektralwellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslichts fluktuiert, es möglich ist, die Fluktuation in der Spektralwellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslichts, das in der Spektralwellenform S'sig (λ) des Mess-Reflexionslichts enthalten ist, aufzuheben. somit können die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) des Messobjekts konstant genau gemessen werden. Man beachte, dass der Umwandlungskoeffizient K(λ) keinem Einfluss unterliegt, selbst wenn die Spektralwellenform S'ref (λ) fluktuiert.
  • Weiterhin ist es mit der, die Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform beinhaltenden Membrandickenmessvorrichtung 10 und dem das Reflektivitätsmessverfahren gemäß dieser Ausführungsform enthaltenden Membrandickenmessverfahren möglich, die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) des Messobjekts genau zu berechnen, und daher kann die Membrandicke des Messobjekts, die aus den spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) erhalten wird, genau berechnet werden.
  • Aufgrund der genauen spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ), die erhalten werden, kann die Variation bei den spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) in dem Fall, bei dem eine Reflektivitätsmessung mehrmals für dasselbe Messobjekt vorgenommen wird, reduziert werden. Somit kann eine Variation beim Messwert der Membrandicke des Messobjekts, der aus den spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) berechnet wird, reduziert werden.
  • In dem Fall, bei dem es eine Fluktuation in der Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 am Produktionsort gibt, ist die Spektralwellenform des gemessenen Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt unter Verwendung des Referenz-Messobjekts für jede Messung ermittelt worden, um die ermittelte Spektralwellenform rückzusetzen. Bei diesem Verfahren ist es notwendig, die Spektralwellenform des gemessenen Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt zu ermitteln und eine Produktionslinie zeitweilig für das Rücksetzen zu stoppen. Daher ist dies eine Ursache bei einer Reduktion der Produktionseffizienz in einer Produktionslinie gewesen.
  • Mit der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 und dem Reflektivitätsmessverfahren gemäß dieser Ausführungsform wird der, der Spektralwellenform des Mess-Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt entsprechende Wert aus der Spektralwellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslichts und dem Umwandlungskoeffizienten K(λ) berechnet. Somit ist es möglich, die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) ohne Ermitteln der Spektralwellenform des Mess-Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt für jede Messung zu rechnen. Entsprechend können selbst in dem Fall, bei dem es eine Fluktuation in der Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 gibt, die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) genau gemessen werden, ohne einen Schritt des Ermittelns des der Spektralwellenform des Mess-Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt entsprechenden Wert für jede Messung auszuführen. Weiterhin, da die Prozessschritte vermindert werden können, kann eine Reduktion bei der Produktionseffizienz verhindert werden und ist eine Reduktion bei den Kosten möglich.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 10 und 11 ein Problem der Spektralwellenform, die aufgrund der Positionsbeziehung des Referenz-Lichtwellenleiters 50 wie auch des ersten Mess-Lichtwellenleiters 60 und der die weiße LED 31 enthaltenden Mess-Lichtquelle 30 differiert, beschrieben und dann wird eine Lösung des Problems als ein vorteilhafter Effekt dieser Ausführungsform beschrieben. 10(a) zeigt eine Form, in der ein Lichtwellenleiter P1 an einer Position so angeordnet ist, dass die weiße LED 31 und der Lichtwellenleiter P1 gegenüberliegend sind, wobei die durch die weißen LED 31 hindurchgehende Achse 31A und eine Zentralachse P1A des Lichtwellenleiters P1 koinzidieren. 10(b) zeigt eine Form, in der ein Lichtwellenleiter P2 an einer Position so angeordnet ist, dass die durch die weiße LED 31 hindurchgehende Achse 31A und eine Zentralachse P2A des Lichtwellenleiters P2 auseinander liegen. 10(c) zeigt eine Form, in der der Lichtwellenleiter P2 an einer Position derart angeordnet ist, dass die durch die weißen LED 31 hindurchgehende Achse 31A und eine Zentralachse P3A des Lichtwellenleiters P3 weiter auseinander sind.
  • 11 ist ein Graph, der eine wellenlängenabhängige, relative Intensität des Bestrahlungslichts L1 zeigt, das die in 10 gezeigten Lichtwellenleiter P1 bis P3 betreten hat. In ähnlicher Weise wie in 9 ist B1 die zu messende Wellenlängenregion, ist B2 die Wellenlängenregion des Anregungslichtes und ist P3 die Wellenlängenregion der Fluoreszenz. Eine Kurve G3 ist die wellenlängenabhängige relative Intensität des Bestrahlungslichts L1, das den Lichtwellenleiter P1 betreten hat, ist eine Kurve G4 die wellenlängenabhängige relative Intensität des Bestrahlungslichts L1, das den Lichtwellenleiter P2 betreten hat, und ist eine Kurve G5 die wellenlängenabängige, relative Intensität des Bestrahlungslichts L1, die den Lichtwellenleiter P3 betreten hat.
  • Wie in 11 gezeigt, ist die Wellenlängenabhängige relative Intensität des Bestrahlungslichts L1, das die entsprechenden Lichtwellenleiter P1 bis P3 betreten hat, ungefähr gleich in der Wellenlängenregion (B3) von Fluoreszenz. Jedoch unterscheiden sich Spitzenwerte in der Wellenlängenregion (B2) des Anregungslichts voneinander. Das heißt, dass die Spektralwellenform sich voneinander in der Wellenlängenregion des Anregungslichts abhängig von der Positionsbeziehung des Referenz-Lichtwellenleiters 50 wie auch des ersten Mess-Lichtwellenleiters 60 und der weißen LED 31 unterscheiden.
  • Im Falle der phosphorbasierten, weißen LED 31 wird Licht aus einem Licht-emittierenden Element zum Anregungslicht, mit dem der Phospor bestrahlt wird, um Fluoreszenz zu erzeugen. 12 ist ein Konzeptdiagramm, das den Abschnitt eines Bestrahlungsbereichs des Bestrahlungslichts L1 zeigt. Da es eine Direktionalität im Anregungslicht gibt, ist ein zentraler Teil T1 im Abschnitt des Bestrahlungsbereichs des Bestrahlungslichts L1 eine Region, wo der Einfluss des Anregungslichts stark ist. Auch, da es eine breite Bereichs-Charakteristik in der Fluoreszenz gibt, ist ein Umgebungsteil T2 im Abschnitt des Bestrahlungsbereichs des Bestrahlungslichts L1 eine Region, wo der Einfluss der Fluoreszenz stark ist. Daher wird angenommen, dass die Spektralwellenformen des Bestrahlungslicht L1, das die Lichtwellenleiter P1 bis P3 betreten hat, sich voneinander abhängig von der Positionsbeziehung der Messlichtquelle 30 der optischen Lichtwellenleiter P1 bis P3 unterscheiden. In der die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform verwendenden Membrandickenmessvorrichtung 10 sind der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60, wie in 4 gezeigt, so angeordnet, dass die Zentralachse 50A des Referenz-Lichtwellenleiters 50 und die Zentralachse 60A des ersten Mess-Lichtwellenleiters 60 in Bezug auf die durch die weißen LED 31 hindurchgehende Achse 31A linien-symmetrisch sind.
  • 13 zeigt die wellenlängenabhängige, relative Intensität des Bestrahlungslichts L1, mit welchem der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 im Falle einer solchen Anordnung bestrahlt werden. In einer ähnlichen Weise wie in 9 ist B1 die Wellenlängenregion, die zu messen ist, ist B2 die Wellenlängenregion des Anregungslichts und ist B3 die Wellenlängenregion von Fluoreszenz. Eine Kurve G6 zeigt die wellenlängenabhängige relative Intensität des Bestrahlungslichts L1, mit dem der Referenz-Lichtwellenleiter 50 bestrahlt wird und zeigt eine Kurve G7 die wellenlängenabhängige relative Intensität des Bestrahlungslichts L1, mit dem der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 bestrahlt wird. In dem Fall, bei dem die Zentralachse 50A des Referenz-Lichtwellenleiter 50 und die Zentralachse 60A des ersten Mess-Lichtwellenleiters 60 angeordnet sind, in Bezug auf die durch die weiße LED 31 hindurchgehende Achse 31A liniensymmetrisch zu sein, wird die Differenz bei der Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1, mit dem der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 bestrahlt werden, reduziert. Somit kann mit der die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform verwendeten Membrandickenmessvorrichtung 10 die Differenz der Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1, mit dem der Referenz-Lichtwellenleiter 50 bestrahlt wird und die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1, mit dem der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 bestrahlt wird, reduziert werden, und es können die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) genau gemessen werden.
  • Die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet die weiße LED 31 als die Messlichtquelle 30. Die Lebensdauer der weißen LED 31 ist länger als die für eine Lampenlichtquelle, wie etwa einer konventioneller Weise verwendeten Xenonlampe oder Halogenlampe, deren Lebensspanne etwa 1000 Stunden beträgt. Entsprechend kann die Häufigkeit des Austausches der Lichtquelle, welche die Messlichtquelle 30 beinhaltet, reduziert werden.
  • Die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet den Referenz-Lichtwellenleiter 50 und den ersten Mess-Lichtwellenleiter 60. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, die Anordnung der entsprechenden Lichtwellenleiter zu justieren. Entsprechend kann die Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts L1, mit dem der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 bestrahlt werden, justiert werden.
  • In der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet die Spektroskopie-Detektionseinheit 80 die erste Detektionseinheit 81 und die zweite Detektionseinheit 84. Mit einer solchen Konfiguration kann die Detektionseinheit, welche die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 ermittelt und die Detektionseinheit, welche die Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 vom Messobjekt ermittelt, voneinander unabhängig gemacht werden. Somit ist es möglich, simultan die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 und die Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 vom Messobjekt zu ermitteln und weiterhin können die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) des Messobjekts genau gemessen werden. Weiterhin kann die für die Messung der Reflektivität jeder Wellenlänge erforderliche Zeit verkürzt werden.
  • Die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform berechnet die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) mit der oben beschriebenen Formel (2). Durch Verwenden der Formel (2) können die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) leicht berechnet werden. Weiterhin können mit der Formel (2) die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) berechnet werden, ohne die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rref (λ) des Referenz-Messobjekts zu verwenden. Somit kann die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 konfiguriert werden, ohne eine Vorrichtung zu beinhalten, welche die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rref (λ) des Messobjekts aufzeichnet.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. 14 zeigt ein Beispiel der Konfiguration einer Reflektivitätsmessvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform. Der Unterschied dieser in 14 gezeigten Ausführungsform zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform besteht darin, dass sie konfiguriert ist, simultane Messung einer Mehrzahl von Proben 12 zu ermöglichen. Das heißt, dass die Reflektivitätsmessvorrichtung 1A gemäß dieser Ausführungsform konfiguriert ist, eine Mehrzahl von ersten Mess-Lichtwellenleitern 60, Messoptiksystemen 14, zweiten Mess-Lichtwellenleiters 70 und zweiten Detektionseinheiten 84 zu beinhalten. Hierin wird in dieser Ausführungsform ein Fall, bei dem spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (n, λ) für jede von zwei Proben 12 berechnet wird, als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschrieben werden. Man beachte, dass es bei der Reflektivitätsmessvorrichtung 1A gemäß dieser Ausführungsform zwei oder mehr der Proben 12 geben kann.
  • Als Nächstes wird die Konfiguration der Reflektivitätsmessvorrichtung 1A gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Man beachte, dass hier nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidende Konfiguration beschrieben wird. Die Reflektivitätsmessvorrichtung 1A ist konfiguriert, eine Messlichtquelle 30, den Referenz-Lichtwellenleiter 50, zwei erste Mess-Lichtwellenleiter 60, zwei zweite Mess-Lichtwellenleiter 70, eine Spektroskopie-Detektionseinheit 80A und die Verarbeitungseinheit 90 zu enthalten.
  • Die Spektroskopie-Detektionseinheit 80A gemäß dieser Ausführungsform ist dafür konfiguriert, die erste Lichtdetektionselement 81, welche die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 ermittelt, und zwei Detektionseinheiten 84, welche die Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 von Proben 12A und 12B ermittelt, zu enthalten. Mit dem Spektroskopie-Optiksystem 82 von einer zweiten Detektionseinheit 84 ist das andere Ende des zweiten Mess-Lichtwellenleiters 70, der das Reflexionslicht L2 von einer der Proben 12A und 12B leitet, optisch gekoppelt. Mit dem Spektroskopie-Optiksystem 82 der anderen zweiten Detektionseinheit 84 ist das andere Ende des zweiten Mess-Lichtwellenleiters 70, der das Relationslicht L2 von der anderen der Proben 12A und 12B leitet, optisch gekoppelt.
  • Das Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 wird den Proben 12A und 12B über die ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 und die Messoptiksysteme 14 zugeführt. Die Bestrahlungslichter L1, die den Proben 12A und 12B zugeführt werden, werden auf der Oberfläche der Proben 12A und 12B reflektiert und werden zu Reflexionslichtern L2. Die Reflexionslichter L2 werden den Spektroskopie-Optiksystemen 82 der zweiten Detektionseinheiten 84 über die Messoptiksysteme 14 und die zweiten Mess-Lichtwellenleiter 70 zugeführt. Die den Spektroskopie-Optiksystemen 82 zugeführten Reflexionslichter L2 werden gestreut, um bei Mehrfachwellenlänge detektierbar zu sein. Dann werden die Spektralwellenformen der Reflexionslichter L2 durch die Photodetektoren 83 ermittelt.
  • Als Nächstes wird ein Reflektivitäts-Messverfahren gemäß dieser Ausführungsform, das Dunkelsubtraktionskorrektur verwendet, beschrieben. Man beachte, dass das Prinzip der Dunkelsubtraktionskorrektur das gleiche wie das in der ersten Ausführungsform beschriebene Prinzip ist. Der Unterschied dieser Ausführungsform zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass sie sich darin unterscheidet, dass ein Umwandlungskoeffizient K(λ) in der ersten Ausführungsform berechnet wird, während in dieser Ausführungsform ein Umwandlungskoeffizient K (n, λ) für jede zweite Detektionseinheit 84 berechnet wird. Hierin ist n eine Ganzzahl, wobei bei dieser Ausführungsform n = 1 bis 2 gilt. Die Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (n, λ) für jede der Mehrzahl von Proben 12 berechnet werden. In der Prozedur des Reflektivitätsmessverfahrens gemäß dieser Ausführungsform ist die sonstige Prozedur als die oben beschriebenen Unterschiede ähnlich der ersten Ausführungsform.
  • Zuerst wird in dieser Ausführungsform der Umwandlungskoeffizient K (n, λ) für jede der zwei zweiten Detektionseinheiten 84 berechnet. Die unten gezeigte Formel (3) ist eine Formel zum Berechnen des Umwandlungskoeffizienten K (n, λ). Basierend auf einer Spektralwellenform Ssin (n, λ) von Korrekturreflexionslicht von Referenz-Messobjekt, der Spektralwellenform Sref (λ) von Korrektur-Bestrahlungslicht, einer Spektralwellenform Dsig (n, λ) und Dref (λ) von Dunkelsignalen und den bekannten spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rref (λ) des Referenz-Messobjekts wird der Umwandlungskoeffizient K (n, λ) berechnet. [Mathematische Formel 3]
    Figure 00410001
  • Als Nächstes werden die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (n, λ) der Proben 12A und 12B berechnet. Die unten gezeigte Formel (4) ist eine Formel zum Berechnen der spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (n, λ). Basierend auf einer Spektralwellenform S'sin (λ) vom Messobjekt, der Spektralwellenform S'ref (λ) von Mess-Bestrahlungslicht, Spektralwellenformen D'sig (n, λ) und D'ref (λ) von Dunkelsignalen und dem Umwandlungskoeffizient K (n, λ) werden die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (n, λ) der Proben 12A und 12B berechnet. [Mathematische Formel 4]
    Figure 00420001
  • Mit der Reflektivitätsmessvorrichtung 1A und dem die Reflektivitätsmessvorrichtung 1A dieser Ausführungsform verwendenden Reflektivitätsmessverfahren können die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (n, λ) einer Mehrzahl von Messobjekten gemessen werden. Zusätzlich können die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (n, λ) einer Mehrzahl von Messobjekten simultan gemessen werden. Weiter kann mit der, die Reflektivitätsmessvorrichtung 1A beinhaltenden Membrandickenmessvorrichtung 10 und dem die Membrandickenmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform verwendeten Membrandicken-Messverfahren die Membrandicke einer Mehrzahl von Messobjekten simultan gemessen werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform beschrieben. 15 zeigt ein Beispiel der Konfiguration einer Reflektivitätsmessvorrichtung 1B gemäß der dritten Ausführungsform. Der Unterschied der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und dieser Ausführungsform besteht darin, wie in 5 gezeigt, dass eine Spektroskopie-Detektionseinheit 80B durch eine dritte Detektionseinheit 85 konfiguriert ist. Das heißt, dass in dieser Ausführungsform die Konfiguration, in der die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 und die Spektralwellenform des Reflexionslichts L2 durch die dritte Detektionseinheit 85 ermittelt werden, sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet. Weiterhin ist der Unterschied der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und dieser Ausführungsform, dass die Reflektivitätsmessvorrichtung 1B gemäß dieser Ausführungsform eine Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 enthält. Man beachte, dass die sonstige Vorrichtungskonfiguration, neben der spektroskopischen Detektionseinheit 80B und der Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40, ähnlich der ersten Ausführungsform ist.
  • Zuerst wird die in dieser Ausführungsform verwendete Konfiguration der Reflektivitätsmessvorrichtung 1B, wie in 15 gezeigt, beschrieben. Man beachte, dass hier nur die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidende Konfiguration beschrieben wird. Mit der Messlichtquelle 30 ist die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 optisch gekoppelt. Die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 ist dafür konfiguriert, einen Verschluss 41 zu enthalten. Mit dem Verschluss 41 kann der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und/oder der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 selektiv mit dem Bestrahlungslicht L1 bestrahlt werden. Auch können sowohl der Referenz-Lichtwellenleiter 50 als auch der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 davon abgehalten werden, bestrahlt zu werden.
  • Im Referenz-Lichtwellenleiter 50 ist ein Ende, an dem die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 vorgesehen ist, optisch mit der Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 gekoppelt, und ist das andere Ende mit dem Spektroskopie-Optiksystem 82 in der dritten Detektionseinheit 85 optisch gekoppelt. Im ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 ist ein Ende, an dem die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 vorgesehen ist, optisch mit der Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 gekoppelt. Auch ist bei dem zweiten Mess-Lichtwellenleiters 70 das andere Ende optisch mit dem Spektroskopie-Optiksystem 82 in der dritten Detektionseinheit 85 gekoppelt.
  • Als Nächstes wird ein Reflektivitätsmessverfahren gemäß der dritten Ausführungsform, das Dunkelsubtraktionskorrektur verwendet, beschrieben. 16 und 17 sind Flussdiagramme, die ein Membrandicken-Messverfahren zeigen, das das Reflektivitätsmessverfahren gemäß dieser Ausführungsform einsetzt. Man beachte, dass das Prinzip der Dunkelsubtraktionskorrektur dasselbe wie das in der ersten Ausführungsform beschriebene Prinzip ist.
  • Zuerst wird ein Schritt des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ), der in 16 gezeigt ist, ausgeführt. Als Verfahren zum Berechnen des Umwandlungskoeffizienten K(λ) wird in dieser Ausführungsform wird ein Verfahren des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ) durch Steuern der Messlichtquelle 30 zum Ermitteln der Spektralwellenform des Dunkelsignals beschrieben.
  • Ein Referenz-Messobjekt, dessen spektroskopische Reflektivitätsdaten Rref (λ) bekannt sind, wird in der Probenmesseinheit 11 platziert (S50). Als Nächstes wird die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 gesteuert, den Verschluss 41 zu betätigen, so dass die Einstrahlung des Bestrahlungslichts L1 auf die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 blockiert wird und das Bestrahlungslicht L1 nur auf die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 einfällt (S52). Der Zeitbetrag, den es erfordert, um den Verschluss 41 zu betätigen, beträgt etwa 100 Millisekunden. Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 eingeschaltet und wird die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 mit dem Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 bestrahlt (S54). Hier wird im Schritt des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ) das Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 als Korrektur-Bestrahlungslicht bezeichnet.
  • Das Korrektur-Bestrahlungslicht, mit dem die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 bestrahlt wird, wird durch den Referenz-Lichtwellenleiter 50 zur dritten Detektionseinheit 85 geleitet. Das zur dritten Detektionseinheit 85 geleitete Korrektur-Bestrahlungslicht wird durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird die spektrale Wellenform Sref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslicht durch den Photodetektor 83 ermittelt (Korrektur-Bestrahlungslicht Detektionsschritt S56). Man beachte, dass der Zeitbetrag, über den die Spektralwellenform Sref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslichts ermittelt wird, auf eine beliebige Zeitlänge eingestellt wird. Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 ausgeschaltet (S58). Der Zeitbetrag, den die Messlichtquelle 30 ausgeschaltet ist, wird auf etwa dieselbe Länge wie der Zeitbetrag, über den die Spektralwellenform Sref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslichts ermittelt wird, eingestellt. Dann wird die Spektralwellenform Dref (λ) des aus der dritten Detektionseinheit 85 ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S60).
  • Als Nächstes wird die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 gesteuert, den Verschluss 41 so zu betätigen, dass die Bestrahlung des Korrektur-Bestrahlungslichts auf die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 blockiert wird und nur die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 mit dem Korrektur-Bestrahlungslicht bestrahlt wird (S62). Der Zeitbetrag, der erforderlich ist, den Verschluss 41 zu betätigen, beträgt etwa 100 Millisekunden. In diesem Zustand wird die Spektralwellenform Dsig (λ) des aus der dritten Detektionseinheit ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S64). Zu dieser Zeit wird der Zeitbetrag, für den die spektrale Wellenform Dsig (λ) des Dunkelsignals ermittelt wird, auf etwa dieselbe Länge eingestellt wie der Zeitbetrag, über den die spektrale Wellenform Ssig (λ) des Korrektur-Reflexionslichts ermittelt wird. Man beachte, dass hierin Dref (λ), das oben beschrieben ist, als Dsig (λ) verwendet werden kann.
  • Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 eingeschaltet. Das Korrektur-Bestrahlungslicht, mit dem die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 bestrahlt wird, wird dem Referenz-Messobjekt über den ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 und das Messoptiksystem 14 zugeführt (Korrektur-Bestrahlungslicht-Zufuhrschritt S66). Das dem Referenz-Messobjekt zugeführte Korrektur-Bestrahlungslicht wird auf der Oberfläche des Referenz-Messobjekts reflektiert und wird zum Reflexionslicht L2. Hier wird das Reflexionslicht L2 als ein Korrektur-Reflexionslicht bezeichnet. Das Korrektur-Reflexionslicht wird durch das Messoptiksystem 14 und den zweiten Mess-Lichtwellenleiter 70 zur dritten Detektionseinheit 85 geleitet und wird durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird die spektrale Wellenform von Ssig (λ) des Korrektur-Reflexionslichts durch den Photodetektor 83 ermittelt (erster Reflexionslicht-Detektionsschritt S68). Zu dieser Zeit wird der Zeitbetrag, über den die spektrale Wellenform Ssig (λ) des Korrektur-Reflexionslichtes ermittelt wird, auf eine vorgegebene Zeitlänge eingestellt.
  • Die oben gezeigte Formel (5) ist eine Formel zum Berechnen des Umwandlungskoeffizienten K(λ). Basierend auf den spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rref des Referenz-Messobjekts, der spektralen Wellenform Sref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslichts, der spektralen Wellenform Ssig (λ) des Korrektur-Reflexionslichts und der spektralen Wellenformen Dref (λ) und Dsig (λ) der aus der dritten Detektionseinheit ausgegebenen Dunkelsignale wird der Umwandlungskoeffizient K(λ) berechnet (Koeffizienten-Berechnungsschritt S70). Die Berechnung des Umwandlungskoeffizienten K(λ) wird durch die Koeffizienten-Berechnungseinheit 91 durchgeführt. Der Umwandlungskoeffizient K(λ) wird in der Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 aufgezeichnet (S72). Man beachte, dass es ausreicht, den Schritt des Berechnens des oben beschriebenen Umwandlungskoeffizienten K(λ) zur Zeit der Auslieferungsinspektion oder in einer Routinewartungsarbeit auszuführen. [Mathematische Formel 5]
    Figure 00470001
  • Als Nächstes wird ein Schritt des Berechnens der spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) eines Messobjekts, gezeigt in 17, ausgeführt. Zuerst wird das Messobjekt in der Probenmesseinheit 11 platziert (Platzierungsschritt S74). Als Nächstes wird die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 gesteuert, um den Verschluss 41 so zu betätigen, dass das Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 auf die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 einfällt (S76). Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 eingeschaltet und wird die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 mit dem Bestrahlungslicht L1 bestrahlt (S78). Hier wird im Fall, bei dem die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) des Messobjekts berechnet werden, das Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 als Mess-Bestrahlungslicht bezeichnet.
  • Das Mess-Bestrahlungslicht, mit dem die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 bestrahlt wird, wird über den Referenz-Lichtwellenleiter 50 der dritten Detektionseinheit 85 zugeführt. Das der dritten Detektionseinheit 85 zugeführte Mess-Bestrahlungslicht wird durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird die spektralen Wellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslicht durch den Photodetektor 83 ermittelt (Mess-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt S80).
  • Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 abgeschaltet (S82). In diesem Zustand wird die spektralen Wellenform D'ref (λ) des aus der dritten Detektionseinheit 85 ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S84). Als Nächstes wird die Spektralwellenform D'sig (λ) des aus der dritten Detektionseinheit 85 ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S86). Man beachte, dass es sein kann, dass von D'ref (λ) und D'sig (λ), wie oben beschrieben, nur D'ref (λ) ermittelt wird und D'ref (λ), das ermittelt worden ist, als D'sig (λ) verwendet wird. Umgekehrt kann es auch sein, dass von den oben beschriebenen D'ref (λ) und D'sig (λ) nur D'sig (λ) ermittelt wird und D'sig (λ), das ermittelt worden ist, als D'ref (λ) verwendet wird.
  • Als Nächstes wird die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 gesteuert, um den Verschluss 41 so zu betätigen, dass die Bestrahlung des Mess-Bestrahlungslichts auf die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 blockiert ist und nur die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 mit dem Mess-Bestrahlungslicht bestrahlt wird (S88). Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 eingeschaltet. Das Mess-Bestrahlungslicht, mit dem die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 bestrahlt wird, wird über den ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 und das Messoptiksystem 14 dem Messobjekt zugeführt (Mess-Bestrahlungslicht-Zufuhrschritt S90).
  • Das dem Messobjekt zugeführte Mess-Bestrahlungslicht wird auf der Oberfläche des Messobjekts reflektiert und wird zum Reflexionslicht L2. Hier wird das Reflexionslicht L2 als Mess-Reflexionslicht bezeichnet. Das Mess-Reflexionslicht wird durch das Messoptiksystem 14 und den zweiten Mess-Lichtwellenleiter 70 zur dritten Detektionseinheit 85 geleitet und wird durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird die Spektralwellenform S'sig (λ) des Mess-Reflexionslichts durch den Photodetektor 83 ermittelt (zweiter Reflexionslicht-Detektionsschritt S92).
  • Die unten gezeigte Formel (6) ist eine Formel zum Berechnen der Spektroskopie-Reflektivitätsdaten Rsig (λ). Basierend auf der Spannungswellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslichts, der Spektralwellenform D'ref (λ) des Dunkelsignals und dem Umwandlungskoeffizient K(λ) wird ein der Spektralwellenform des Mess-Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt, gegeben durch den Nenner von Formel (6), entsprechender Wert berechnet. Dann werden basierend auf der Spektralwellenform S'sig (λ) des Mess-Reflexionslichts, der Spektralwellenform D'sig (λ) des Dunkelsignals und dem der Spektralwellenform des durch den Nenner von Formel (6) gegebenen Mess-Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt entsprechenden Wert die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (n, λ) des Messobjekts berechnet (Reflektivitäts-Berechnungsschritt S94). Die Berechnung der spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) wird in der Reflektivitäts-Berechnungseinheit 93 ausgeführt. [Mathematische Formel 6]
    Figure 00490001
  • Die durch die Reflektivitätsmessvorrichtung 1B in dieser Ausführungsform gemessenen spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) werden an die Membrandickenberechnungseinheit 19 ausgegeben. In der Membrandickenberechnungseinheit 19 wird die Membrandicke des Messobjekts basierend auf den spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) berechnet (S96).
  • Bei der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 und dem Reflektivitätsmessverfahren gemäß dieser Ausführungsform kann ein der Spektralwellenform S'sig (λ) des Mess-Reflexionslichts vom Referenz-Messobjekt entsprechender Wert für jede Messung aus der Spektralwellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslichts, mit dem das Messobjekt bestrahlt wird, und dem Umwandlungskoeffizienten K(λ), der in der Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 aufgezeichnet ist, in ähnlicher Weise zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform berechnet werden. Entsprechend ist es selbst in dem Fall, bei dem die Spektralwellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslichts fluktuiert, möglich, den Einfluss der Fluktuation in der Spektralwellenform S'ref (λ) des Mess-Bestrahlungslichts, das in der Spektralwellenform S'sig (λ) des Mess-Reflexionslichts vom Messobjekt enthalten ist, aufzuheben. Somit können die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) des Messobjekts genau gemessen werden.
  • Mit der Reflektivitätsmessvorrichtung 1B gemäß dieser Ausführungsform ist es für die spektroskopische Detektionseinheit 80B möglich, durch einen Photodetektor 83 konfiguriert zu sein. Mit dieser Konfiguration kann die Reflektivitätsmessvorrichtung 1B in ihrer Konfiguration vereinfacht und hinsichtlich Größe vermindert werden. Weiterhin, da es möglich ist, Elemente und Herstellschritte, die für die Herstellung notwendig sind, durch Vereinfachen der Konfiguration der Reflektivitätsmessvorrichtung 1B zu reduzieren, können die Herstellkosten der Reflektivitätsmessvorrichtung 1B reduziert werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform, die ein modifiziertes Beispiel der dritten Ausführungsform ist, beschrieben. Der Unterschied zwischen der oben beschriebenen dritten Ausführungsform und dieser Ausführungsform besteht in einem Verfahren des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ). In der dritten Ausführungsform wird der Umwandlungskoeffizient K(λ) durch Steuern der Messlichtquelle 30 berechnet. In dieser Ausführungsform jedoch wird der Umwandlungskoeffizient K(λ) durch Steuern der Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 in einem Zustand, bei dem die Messlichtquelle 30 eingeschaltet ist, berechnet. Man beachte, dass die in dieser Ausführungsform verwendete Reflektivitätsmessvorrichtung 1B eine ähnliche Konfiguration wie die in der dritten Ausführungsform verwendete Reflektivitätsmessvorrichtung 1B aufweist. Auch ist ein in 17 gezeigter Schritt des Berechnens der Membrandicke oder dergleichen des Messobjekts, basierend auf den spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) ähnlich zum Schritt in der dritten Ausführungsform.
  • Der Schritt des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ), der in 18 gezeigt ist, wird beschrieben. Als Verfahren zum Berechnen des Umwandlungskoeffizienten K(λ) in dieser Ausführungsform wird ein Verfahren zum Berechnen des Umwandlungskoeffizienten K(λ) durch Steuern der Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 zum Ermitteln der Spektralwellenform eines Dunkelsignals beschrieben.
  • Ein Referenz-Messobjekt, dessen spektroskopische Reflektivitätsdaten Rref (λ) bekannt sind, wird in der Probenmesseinheit 11 platziert (S100). Als Nächstes wird die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 gesteuert, um den Verschluss 41 so zu betätigen, dass Bestrahlung des Bestrahlungslichts L1 auf die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 blockiert wird und nur die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 mit dem Bestrahlungslicht L1 bestrahlt wird (S102). Als Nächstes wird die Messlichtquelle 30 eingeschaltet (S104). Nachfolgend wird im Schritt des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ) das Bestrahlungslicht L1 aus der Messlichtquelle 30 als Korrekturbestrahlungslicht bezeichnet.
  • Das Korrekturbestrahlungslicht, mit dem die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 bestrahlt wird, wird durch den Referenz-Lichtwellenleiter 50 zur dritten Detektionseinheit 85 geleitet. Das zur dritten Detektionseinheit 85 geleitete Korrektur-Bestrahlungslicht wird durch das Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird die spektrale Wellenform Sref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslichts durch den Photodetektor 83 ermittelt (Korrektur-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt S106). Zu dieser Zeit wird der Zeitbetrag, über den die Spektralwellenform Sref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslichts ermittelt wird, auf eine beliebige Zeitlänge eingestellt.
  • Als Nächstes wird die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 gesteuert, um den Verschluss 41 so zu betätigen, dass die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 und die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 nicht mit dem Korrektur-Bestrahlungslicht bestrahlt werden (S108). Dann wird die Spektralwellenform Dref (λ) des aus der dritten Detektionseinheit 85 ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S110). Der Zeitbetrag, über den die Spektralwellenform Dref (λ) des Dunkelsignals ermittelt wird, wird so eingestellt, dass sie etwa gleich zum Zeitbetrag ist, über den die Spektralwellenform Sref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslichts ermittelt wird. Weiterhin wird die Spektralwellenform Dsig (λ) des aus der dritten Detektionseinheit 85 ausgegebenen Dunkelsignals ermittelt (S112). Man beachte, dass Dref (λ) und Dsig (λ) simultan gemessen werden können. Als Nächstes wird die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 gesteuert, den Verschluss 41 so zu betätigen, dass die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 mit dem Korrektur-Bestrahlungslicht bestrahlt wird. Das Korrektur-Bestrahlungslicht, mit dem die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 bestrahlt wird, wird über den ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 und das Messoptiksystem 14 dem Referenz-Messobjekt zugeführt (Korrektur-Bestrahlungslicht-Zufuhrschritt S114).
  • Das dem Referenz-Messobjekt zugeführte Korrektur-Bestrahlungslicht wird auf der Oberfläche des Referenz-Messobjekts reflektiert und wird zum Reflexionslicht L2. Hier wird das Reflexionslicht L2 als Korrektur-Reflexionslicht bezeichnet. Das Korrektur-Reflexionslicht wird durch das Messoptiksystem 14 und den zweiten Mess-Lichtwellenleiter 70 zur dritten Detektionseinheit 85 geleitet. Das zur dritten Detektionseinheit 85 geleitete Korrektur-Reflexionslicht wird in dem Spektroskopie-Optiksystem 82 in Wellenlängenkomponenten gestreut. Dann wird die Spektralwellenform Ssig (λ) des Korrektur-Reflexionslichts durch den Photodetektor 83 ermittelt (erster Reflexionslichtdetektionsschritt S116). Zu dieser Zeit wird der Zeitbetrag, über den die Spektralwellenform des Korrektur-Reflexionslichts ermittelt wird, auf eine beliebige Zeitlänge eingestellt.
  • Die unten gezeigte Formel (7) ist eine Formel zum Berechnen des Umwandlungskoeffizienten K(λ). Basierend auf den spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rref (λ) des Referenz-Messobjekts, der Spektralwellenform Sref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslichts, der Spektralwellenform Ssig (λ) des Korrekturreflexionslichts und den Spektralwellenformen Dref (λ) und Dsig (λ) des aus der dritten Detektionseinheit 85 ausgegebenen Dunkelsignals wird der Umwandlungskoeffizient K(λ) berechnet (Koeffizienten-Berechnungsschritt S118). Die Berechnung des Umwandlungskoeffizienten K(λ) wird durch die Koeffizienten-Berechnungseinheit 91 ausgeführt. Der Umwandlungskoeffizienten K(λ) wird in der Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit 92 aufgezeichnet (S120). Man beachte, dass es ausreicht, den Schritt des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ), oben beschrieben, zur Zeit der Versandinspektion oder in einer Routine-Wartungsarbeit auszuführen. [Mathematische Formel 7]
    Figure 00540001
  • Mit dem oben beschriebenen Verfahren, des Berechnens des Umwandlungskoeffizienten K(λ) durch Steuern der Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 ist es möglich, die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rref (λ) des Referenz-Messobjekts, die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rref (λ) des Korrektur-Bestrahlungslichts, die Spektralwellenform Ssig (λ) des Korrekturreflexionslichts und die Spektralwellenformen Dref (λ) und Dsig (λ) der aus der dritten Detektionseinheit 85 ausgegebenen Dunkelsignale in einem Zustand zu ermitteln, bei dem die Messlichtquelle 30 kontinuierlich eingeschaltet ist. Daher kann der Umwandlungskoeffizient K(λ) in dem Zustand berechnet werden, bei dem die Messlichtquelle 30 kontinuierlich eingeschaltet ist. Es ist damit möglich, den Zustand, bei dem die Messlichtquelle 30 eingeschaltet ist, während der Messung aufrecht zu erhalten, und die Spektralwellenform des Bestrahlungslichts L1 aus der Messlichtquelle 30 kann stabilisiert werden.
  • Die Reflektivitätsmessvorrichtung und das Reflektivitätsmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind möglich. Beispielsweise können in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben sind, der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 optisch mit der Messlichtquelle 30 über eine Bündelfaser 95 gekoppelt sein, wie in 19 gezeigt. Der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 sind optisch mit einem Ende der Bündelfaser 95 über die Referenzlicht-Empfangsoberfläche 51 und die Bestrahlungslichtempfangsoberfläche 61 gekoppelt. Die Zentralachse 50A des Referenz-Lichtwellenleiters 50 und die Zentralachse 60A des ersten Mess-Lichtwellenleiters 60 sind in einer Linie angeordnet, die symmetrisch in Bezug auf eine Zentralachse 95A der Bündelfaser 95 ist. Die Bündelfaser 95 wird durch eine Lichtwellenleiterhalteeinheit 96 gehalten und ist elektrisch so gekoppelt, dass eine durch das Zentrum den weißen LED 31 hindurchgehende Achse und die Zentralachse 95A der Bündelfaser 95 ungefähr übereinstimmen.
  • Mit der die in 19 gezeigte Konfiguration beinhaltenden Reflektivitätsmessvorrichtung 1 kann eine Positionsjustierung der die weiße LED 31 passierenden Achse 31A und der Zentralachse 50A des Referenz-Lichtwellenleiters 50, wie auch der Zentralachse 60A des ersten Mess-Lichtwellenleiters 60 leicht durchgeführt werden.
  • In dem Fall, bei dem der Lichtwellenleiter durch die Bündelfaser 95 verzweigt ist, ist eine ideale zufällige Anordnung von der die Bündelfaser 95 konfigurierenden Faser wünschenswert. In dem Fall, bei dem die ideale zufällige Anordnung der die Bündelfaser 95 konfigurierenden Fasern aufgrund eines Herstellproblems schwierig ist, kann die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 auch ohne Verwendung der Bündelfaser 95 konfiguriert sein. Mit einer die Bündelfaser 95 nicht verwendenden Konfiguration können die Herstellkosten der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 reduziert werden.
  • In dem Fall, bei dem es notwendig ist, die Messung der Lichtmenge des Bestrahlungslichts L1, das in den Referenz-Lichtwellenleiter 50 eindringt, und des Bestrahlungslichts L1, das in den ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 eindringt, zu justieren, kann die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 auch ohne Verwendung der Bündelfaser 95 konfiguriert sein. Mit einer die Bündelfaser 95 nicht verwendenden Konfiguration kann die Messung der Lichtmenge des Bestrahlungslichts L1, das in den Referenz-Lichtwellenleiter 50 eindringt, und des Bestrahlungslichts L1, das in den ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 eindringt, justiert werden.
  • Weiterhin zeigt 20 eine Konfiguration eines anderen modifizierten Beispiels der Reflektivitätsmessvorrichtung 1, welche die Bündelfaser 95 enthält. Die Differenz gegenüber dem modifizierten Beispiel in 19 besteht darin, dass die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 beinhaltet ist. Indem die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 eingeschlossen wird, können der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und/oder der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 selektiv mit dem Bestrahlungslicht L1 aus der weißen LED 31 bestrahlt werden. Auch können sowohl der Referenz-Lichtwellenleiter 50 als auch der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 davon abgehalten werden, bestrahlt zu werden.
  • In der die in 20 gezeigte Konfiguration beinhaltenden Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gibt es Fälle, bei denen die Konfiguration der Reflektivitätsmessvorrichtung 1 kompliziert ist. In dem Fall, bei dem die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 mit einer einfacheren Konfiguration erwünscht ist, kann die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 auch ohne die Verwendung der Bündelfaser 95 konfiguriert sein. Mit einer die Bündelfaser 95 nicht verwendenden Konfiguration kann die, die Messlichtquelle 30 und die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 beinhaltende Konfiguration vereinfacht werden. Weiterhin können mit der einfachen Konfiguration die Messlichtquelle 30 und die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 leicht integriert werden. Weiterhin kann die, die Messlichtquelle 30 und die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 enthaltende Konfiguration leicht in der Größe reduziert werden.
  • In der ersten Ausführungsform der oben beschriebenen vierten Ausführungsform sind der Referenz-Lichtwellenleiter 50 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 so angeordnet, dass die Zentralachse 50A des Referenz-Lichtwellenleiters 50 und die Zentralachse 60A des ersten Mess-Lichtwellenleiter 60 liniensymmetrisch in Bezug auf die durch die weiße LED 31 hindurchgehende Achse 31A sind, können aber so angeordnet sein, dass die weiße LED 31 und der erste Mess-Lichtwellenleiter 60 gegenüberliegend sind, wie in 21(a) gezeigt. Damit kann die Lichtmenge des der Probe 12 zugeführten Bestrahlungslichts L1 erhöht werden. Somit kann selbst in dem Fall, bei dem das Bestrahlungslicht L1 oder das Reflexionslicht L2 sich aufgrund des Passierens des Lichtwellenleiters oder dergleichen abgeschwächt haben, die für die genaue Messung der spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) notwendige Lichtmenge sichergestellt werden. Auch kann, wie in 21(b), die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 darin beinhaltet sein.
  • Die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 ist nicht in der in der ersten Ausführungsform gezeigten Reflektivitätsmessvorrichtung 1 und der oben beschriebenen in der zweiten Ausführungsform gezeigten Reflektivitätsmessvorrichtung 1A enthalten, aber die Lichtwellenleiter-Auswahlvorrichtung 40 kann darin enthalten sein, wie in 22 gezeigt.
  • In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen ist es notwendig, für jede Messung die Spektralwellenform Sref (λ) des Bestrahlungslichts L1 und Dsig (λ) und Dref (λ), die Korrekturdaten für Dunkelsubtraktionskorrektur sind, zu ermitteln. Die Reflektivitätsmessvorrichtung und das Reflektivitätsmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht als solche beschränkt. Falls beispielsweise die Fluktuation der Spektralwellenform Sref (λ) des Bestrahlungslichts L1 und der Spektralwellenformen Dsig (λ) und Dref (λ) innerhalb einer kontinuierlich Messzeit bis zu einem Grad reicht, der das Messergebnis nicht beeinflusst, kann die Ermittlung der Spektralwellenform Sref (λ) des Bestrahlungslichts L1 und der Spektralwellenformen Dsig (λ) und Dref (λ) der Dunkelsignale nur einmal ausgeführt werden unmittelbar nach Start der Messung, um die Daten zu speichern, und die gespeicherten Daten können nachfolgend verwendet werden. Entsprechend kann die Taktzeit verkürzt werden.
  • In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen wird die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 in der Membrandickenmessvorrichtung 10 verwendet, welche die Membrandicke basierend auf dem berechneten Wert der spektroskopischen Reflektivitätsdaten berechnet. Die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht derart beschränkt und kann in einer Farbmessvorrichtung verwendet werden, welche Farben misst, einer Reflektivitätsmessvorrichtung, die Reflektivität misst, oder einer Transmittanz-Messvorrichtung, welche Transmittanz misst, basierend auf dem berechneten Wert der spektroskopischen Reflektivitätsdaten.
  • In der ersten Ausführungsform, der dritten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform, die oben beschrieben sind, wird der Umwandlungskoeffizienten K(λ) unter Verwendung der unten gezeigten Formel (8) berechnet und werden weiter die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) unter Verwendung der Formel (9) berechnet. Die Reflektivitätsmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht derart beschränkt und kann den Umwandlungskoeffizienten K(λ) unter Verwendung von der unten gezeigten Formel (10) berechnen und kann weiter die spektroskopischen Reflektivitätsdaten Rsig (λ) unter Verwendung von Formel (11) berechnen. [Mathematische Formel 8]
    Figure 00590001
    [Mathematische Formel 9]
    Figure 00590002
    [Mathematische Formel 10]
    Figure 00590003
    [Mathematische Formel 11]
    Figure 00590004
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Es ist möglich, die vorliegende Erfindung als eine Reflektivitätsmessvorrichtung wie auch als ein Reflektivitätsmessverfahren einzusetzen, welche die Reflektivität jeder Wellenlänge eines Messobjekts genau messen, und eine Membrandicken-Messvorrichtung, wie auch ein Membrandicken-Messverfahren, welche die Membrandicke eines Messobjekts akkurat messen können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Reflektivitätsmessvorrichtung
    30
    Messlichtquelle
    80
    Spektroskopische Detektionseinheit
    92
    Koeffizienten-Aufzeichnungseinheit
    93
    Reflektivitäts-Berechnungseinheit
    L1
    Bestrahlungslicht
    L2
    Reflexionslicht
    K(λ)
    Umwandlungskoeffizient

Claims (11)

  1. Reflektivitätsmessvorrichtung, umfassend: eine Mess-Lichtquelle, die Bestrahlungslicht einem Messobjekt zuführt, eine Spektroskopie-Detektionseinheit, die bei Mehrfachwellenlänge die Intensität des Bestrahlungslichts und die Intensität von vom Messobjekt reflektiertem Licht detektiert, eine Koeffizientenaufzeichnungseinheit, die einen Umwandlungskoeffizienten zum Umwandeln eines detektierten Werts der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts in einen Wert entsprechend der Intensität jeder Wellenlänge von von einem Referenz-Messobjekt reflektiertem Licht aufzeichnet, und eine Reflektivitäts-Berechnungseinheit, die die Reflektivität jeder Wellenlänge des Messobjekts basierend auf dem, der Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichtes vom Referenz-Messobjekt entsprechenden Wert berechnet, das aus dem detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge des Bestrahlungslichts und dem Umwandlungskoeffizienten ermittelt wird.
  2. Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Mess-Lichtquelle eine phosphorbasierte weiße Lichtemittierende Diode ist, die Bestrahlungslicht einschließlich Anregungslicht und durch das Anregungslicht erzeugter Fluoreszenz liefert.
  3. Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: einen Referenzlichtwellenleiter, der an einem Ende eine Referenzlicht-Empfangsoberfläche aufweist, die mit Bestrahlungslicht aus der Mess-Lichtquelle bestrahlt wird, und dessen anderes Ende optisch mit der Spektroskopie-Detektionseinheit verbunden ist, einen ersten Messlichtwellenleiter, der an einem Ende eine Bestrahlungslicht-Empfangsoberfläche aufweist, die mit dem Bestrahlungslicht aus der Mess-Lichtquelle bestrahlt wird, und an einem anderen Ende eine Bestrahlungslichtzufuhroberfläche aufweist, die das Bestrahlungslicht dem Messobjekt zuführt, und einen zweiten Messlichtwellenleiter, der an einem Ende eine Referenzlicht-Empfangsoberfläche zum Empfangen des reflektierten Lichts vom Messobjekt aufweist und dessen anderes Ende mit der Spektroskopie-Detektionseinheit optisch gekoppelt ist.
  4. Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Spektroskopie-Detektionseinheit eine erste Detektionseinheit, welche die Intensität von Bestrahlungslicht bei Mehrfachwellenlänge detektiert, und eine zweite Detektionseinheit, welche die Intensität von reflektiertem Licht vom Messobjekt bei Mehrfachwellenlänge detektiert, enthält, und das andere Ende des Referenzlichtwellenleiters optisch mit der ersten Detektionseinheit gekoppelt ist und das andere Ende des zweiten Messlichtwellenleiters optisch mit der zweiten Detektionseinheit gekoppelt ist.
  5. Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß Anspruch 3, weiter umfassend eine Lichtwellenleiterauswahlvorrichtung zum Veranlassen des Bestrahlungslichts aus der Mess-Lichtquelle, selektiv auf die Referenzlicht-Empfangsoberfläche oder die Bestrahlungslicht-Empfangsoberfläche einzufallen, wobei die Spektroskopie-Detektionseinheit eine dritte Detektionseinheit enthält, welche die Intensität des Bestrahlungslichts bei Mehrfachwellenlänge detektiert und die Intensität des reflektierten Lichts bei Mehrfachwellenlänge detektiert, und das andere Ende des Referenzlichtwellenleiters und das andere Ende des zweiten Messlichtwellenleiters optisch mit der dritten Detektionseinheit gekoppelt sind.
  6. Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Lichtmenge des Bestrahlungslichts, mit dem die Bestrahlungslicht-Empfangsoberfläche bestrahlt wird, größer als die Lichtmenge des Bestrahlungslichts ist, mit dem die Referenzlicht-Empfangsoberfläche bestrahlt wird.
  7. Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der erste Lichtwellenleiter so ausgelegt ist, dass die Bestrahlungslicht-Empfangsoberfläche und die Messlichtquelle gegenüberliegen.
  8. Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der erste Mess-Lichtwellenleiter und der Referenz-Lichtwellenleiter können so angeordnet sind, dass eine zentrale Achse des ersten Mess-Lichtwellenleiters und eine zentrale Achse des Referenz-Lichtwellenleiters in Bezug auf eine Achse liniensymmetrisch sind, welche die Mess-Lichtquelle passiert.
  9. Membrandickenmessvorrichtung, umfassend die Reflektivitätsmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Reflektivitätsmessverfahren, umfassend: einen Korrektur-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt des Detektierens, bei Mehrfachwellenlänge, der Intensität von Korrektur-Bestrahlungslicht, das einem Referenz-Messobjekt zugeführt wird, einen Korrektur-Bestrahlungslicht-Zufuhrschritt des Zuführens des Korrektur-Bestrahlungslichts aus einer Mess-Lichtquelle zum Referenz-Messobjekt, einen ersten reflektierten Lichtdetektionsschritt des Detektierens, bei Mehrfachwellenlänge, der Intensität von reflektiertem Licht des Korrektur-Bestrahlungslichts vom Referenz-Messobjekt, einen Koeffizienten-Berechnungsschritt des Berechnens eines Umwandlungskoeffizienten zum Umwandeln eines detektierten Wertes der Intensität jeder Wellenlänge von Mess-Bestrahlungslicht, das dem Messobjekt zugeführt ist, in einen Wert entsprechend der Intensität jeder Wellenlänge von vom Referenz-Messobjekt reflektiertem Licht des Mess-Bestrahlungslicht, basierend auf einem detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge des Korrektur-Bestrahlungslichts, das durch den Korrektur-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt ermittelt ist, und einem detektierten Wert der Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichtes des Korrektur-Bestrahlungslicht, das durch den ersten reflektierten Lichtdetektionsschritt ermittelt wird, einen Platzierungsschritt des Platzierens des Messobjekts, einen Mess-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt des Detektierens, bei Mehrfachwellenlänge, der Intensität des Mess-Bestrahlungslichts, das Anregungslicht und Fluoreszenz enthält, die durch das Anregungslicht erzeugt wird, einen Mess-Bestrahlungslicht-Zufuhrschritt des Zuführens des Mess-Bestrahlungslichts von der Mess-Lichtquelle zum Messobjekt, einen zweiten Reflexionslichtdetektionsschritt des Detektierens, bei Mehrfachwellenlänge, einer Intensität von reflektiertem Licht des Mess-Bestrahlungslicht vom Messobjekt, und einen Reflektivitätsberechnungsschritt des Berechnens der Reflektivität jeder Wellenlänge des Messobjekts, basierend auf dem, der Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichtes des Mess-Bestrahlungslichts vom Referenz-Messobjekt entsprechenden Wert, der aus einem detektierten Wert eines Spektrums des Mess-Bestrahlungslichts ermittelt wird, das durch den Mess-Bestrahlungslicht-Detektionsschritt ermittelt wird, und dem Umwandlungskoeffizienten und einem detektierten Wert jeder Wellenlängenintensität des reflektierten Lichts des Mess-Bestrahlungslichts vom Messobjekt, die durch den zweiten Reflexionslichtdetektionsschritt ermittelt wird.
  11. Membrandickenmessverfahren, umfassend das Reflektivitätsmessverfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Membrandicke des Messobjekts basierend auf der Reflektivität jeder Wellenlänge berechnet wird, welche durch das Reflektivitätsmessverfahren erhalten wird.
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TW (1) TWI513972B (de)
WO (1) WO2012036213A1 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013205743A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Sumitomo Chemical Co Ltd 偏光板の製造方法および製造装置
JP5367196B1 (ja) * 2012-09-10 2013-12-11 株式会社シンクロン 測定装置及び成膜装置
WO2014118326A2 (en) * 2013-01-31 2014-08-07 Ventana Medical Systems, Inc. Systems and methods for calibrating, configuring and validating an imaging device or system for multiplex tissue assays
US9909988B2 (en) * 2014-01-09 2018-03-06 Sharp Kabushiki Kaisha Light intensity detector and detection method
KR102109245B1 (ko) * 2015-05-12 2020-05-11 코니카 미놀타 가부시키가이샤 식물 생육 지표 측정 장치 및 그의 방법 그리고 식물 생육 지표 측정 시스템
JP6248244B1 (ja) * 2016-08-09 2017-12-20 ナルックス株式会社 位置測定部を備えた部品
JP6533770B2 (ja) * 2016-11-10 2019-06-19 日東電工株式会社 基準器、分光干渉式計測装置、塗布装置、分光干渉式計測装置の計測精度保証方法、及び、塗布膜の製造方法。
JP7076951B2 (ja) * 2017-05-23 2022-05-30 株式会社ディスコ 反射率検出装置
WO2019087848A1 (ja) * 2017-11-01 2019-05-09 コニカミノルタ株式会社 膜厚測定方法、膜厚測定システム、光反射フィルムの製造方法及び光反射フィルムの製造システム
JP7341849B2 (ja) * 2019-10-24 2023-09-11 大塚電子株式会社 光学測定装置および光学測定方法
JP6875489B2 (ja) * 2019-11-06 2021-05-26 株式会社キーエンス 共焦点変位計
CN110806388B (zh) * 2019-11-20 2022-05-27 河南牧业经济学院 柱状镭射纸的暗光柱定位装置、定位方法及颜色测量方法
KR102510305B1 (ko) * 2020-03-11 2023-03-17 주식회사 히타치하이테크 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
GB202009640D0 (en) * 2020-06-24 2020-08-05 Ams Sensors Singapore Pte Ltd Optical detection system calibration
JP7264134B2 (ja) * 2020-08-26 2023-04-25 横河電機株式会社 分光分析装置、光学系、及び方法
KR20230125053A (ko) * 2020-12-30 2023-08-28 주식회사 씨젠 분광분석기반 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법 및장치
JP7379442B2 (ja) 2021-11-01 2023-11-14 キヤノントッキ株式会社 反射率測定装置、成膜装置
CN113720825B (zh) * 2021-11-04 2022-02-08 四川丹诺迪科技有限公司 光学即时检测器及检测方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05322515A (ja) 1992-05-22 1993-12-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 表面処理終点検出装置
JP2001267300A (ja) 2000-03-21 2001-09-28 Olympus Optical Co Ltd エッチング深さ測定装置および測定方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH073365B2 (ja) * 1988-06-08 1995-01-18 大日本クスリーン製造株式会社 顕微分光装置
JPH0820223B2 (ja) * 1990-03-20 1996-03-04 日本航空電子工業株式会社 膜厚・屈折率測定方法および装置
FR2693565B1 (fr) 1992-07-10 1994-09-23 France Telecom Procédé de réglage d'une machine d'exposition photolithographique et dispositif associé.
JP3219223B2 (ja) 1993-08-12 2001-10-15 株式会社日立製作所 特性値測定方法及び装置
JP3106790B2 (ja) * 1993-09-01 2000-11-06 株式会社日立製作所 薄膜特性値測定方法及び装置
JPH10123250A (ja) 1996-10-24 1998-05-15 Nec Corp 光波測距システムおよび光波測距方法
JPH1196333A (ja) 1997-09-16 1999-04-09 Olympus Optical Co Ltd カラー画像処理装置
JP2000193424A (ja) * 1998-12-24 2000-07-14 Sharp Corp 薄膜の膜厚測定装置およびその方法
JP2000212773A (ja) * 1999-01-20 2000-08-02 Hamamatsu Photonics Kk ウエットエッチング終点検出装置
US6504301B1 (en) * 1999-09-03 2003-01-07 Lumileds Lighting, U.S., Llc Non-incandescent lightbulb package using light emitting diodes
JP3995579B2 (ja) * 2002-10-18 2007-10-24 大日本スクリーン製造株式会社 膜厚測定装置および反射率測定装置
JP2005084019A (ja) * 2003-09-11 2005-03-31 Akifumi Ito 基板の温度測定方法
JP4216209B2 (ja) * 2004-03-04 2009-01-28 大日本スクリーン製造株式会社 膜厚測定方法および装置
JP2006132986A (ja) * 2004-11-02 2006-05-25 Olympus Corp 光学式生体情報測定装置および測定方法
JP2007212260A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Mitsubishi Electric Corp 反射率測定装置、反射率測定方法及び表示パネルの製造方法
JP4687644B2 (ja) 2006-12-22 2011-05-25 富士ゼロックス株式会社 画像処理装置、画像読取装置及び画像形成装置
JP5090837B2 (ja) * 2007-09-19 2012-12-05 浜松ホトニクス株式会社 分光測定装置、分光測定方法、及び分光測定プログラム
KR100947464B1 (ko) * 2008-02-13 2010-03-17 에스엔유 프리시젼 주식회사 두께 측정장치
JP5274862B2 (ja) 2008-03-10 2013-08-28 東京エレクトロン株式会社 温度測定装置及び温度測定方法
JP5410806B2 (ja) 2009-03-27 2014-02-05 浜松ホトニクス株式会社 膜厚測定装置及び測定方法
WO2011045967A1 (ja) 2009-10-13 2011-04-21 浜松ホトニクス株式会社 膜厚測定装置および膜厚測定方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05322515A (ja) 1992-05-22 1993-12-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 表面処理終点検出装置
JP2001267300A (ja) 2000-03-21 2001-09-28 Olympus Optical Co Ltd エッチング深さ測定装置および測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012063321A (ja) 2012-03-29
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