JP2000314612A - 光透過膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置 - Google Patents
光透過膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置Info
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- JP2000314612A JP2000314612A JP11125043A JP12504399A JP2000314612A JP 2000314612 A JP2000314612 A JP 2000314612A JP 11125043 A JP11125043 A JP 11125043A JP 12504399 A JP12504399 A JP 12504399A JP 2000314612 A JP2000314612 A JP 2000314612A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 物体表面に形成された被膜の１次元または２
次元的な膜厚を、精度良く、能率的に測定することがで
きる膜厚の測定技術を提案する。 【解決手段】 測定対象物表面の被膜上に線状に光を照
射する光源と、測定対象物表面の被膜による干渉光を正
反射方向で受光して線状の入射光をそのライン上での位
置情報を保持しながら同時に分光する分光器と、各位置
で分光されたスペクトルを記憶してそのスペクトル波形
とあらかじめ記憶しておいた光学定数とから測定対象物
表面の測定ライン上の膜厚を計算する膜厚計算器とを具
えた装置により、１ライン上の膜厚を同時に測定する。
また、この操作をライン垂直方向に移動しながら行う。
次元的な膜厚を、精度良く、能率的に測定することがで
きる膜厚の測定技術を提案する。 【解決手段】 測定対象物表面の被膜上に線状に光を照
射する光源と、測定対象物表面の被膜による干渉光を正
反射方向で受光して線状の入射光をそのライン上での位
置情報を保持しながら同時に分光する分光器と、各位置
で分光されたスペクトルを記憶してそのスペクトル波形
とあらかじめ記憶しておいた光学定数とから測定対象物
表面の測定ライン上の膜厚を計算する膜厚計算器とを具
えた装置により、１ライン上の膜厚を同時に測定する。
また、この操作をライン垂直方向に移動しながら行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鏡面状物体の表面
に形成した光透過膜の膜厚を１次元または２次元的に測
定する技術に関し、特に、この膜厚測定を高精度かつ高
能率に行うための膜厚測定方法およびこの方法に用いる
装置に関する。
に形成した光透過膜の膜厚を１次元または２次元的に測
定する技術に関し、特に、この膜厚測定を高精度かつ高
能率に行うための膜厚測定方法およびこの方法に用いる
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、クロム基板面上に有機
化合物等のレジストを蒸着することにより、薄い被膜を
生成させて製造される。このようにして製造される液晶
表示装置を高品質に維持するには、薄膜の厚さを均一に
することが不可欠である。このため、形成した被膜の膜
厚変動（むら）を測定して不良品の検査を行ったり、こ
の変動の測定結果を薄膜製造工程にフイードバックする
ことによって変動を減少させるといった、膜厚の管理が
極めて重要となる。このような被膜の膜厚管理は、上述
した液晶表示装置に限らず、半導体におけるレジスト
膜、金属板における表面処理膜などのように、表面に被
膜を形成した製品や中間製品などで一般的に必要不可欠
なことである。ところで、物体上に形成した被膜の膜厚
を測定する従来の方法としては、特開平5-99627 号公報
などのように、被膜表面にレーザー光を当て、その表面
より発生する蛍光の強度を測定することにより薄膜の厚
さを測定する方法や、特開平6-50880 号公報などのよう
に被膜表面に白色の直線偏光を照射し、被膜表面で反射
した光の楕円偏光を測定することにより膜厚を求める方
法などがある。
化合物等のレジストを蒸着することにより、薄い被膜を
生成させて製造される。このようにして製造される液晶
表示装置を高品質に維持するには、薄膜の厚さを均一に
することが不可欠である。このため、形成した被膜の膜
厚変動（むら）を測定して不良品の検査を行ったり、こ
の変動の測定結果を薄膜製造工程にフイードバックする
ことによって変動を減少させるといった、膜厚の管理が
極めて重要となる。このような被膜の膜厚管理は、上述
した液晶表示装置に限らず、半導体におけるレジスト
膜、金属板における表面処理膜などのように、表面に被
膜を形成した製品や中間製品などで一般的に必要不可欠
なことである。ところで、物体上に形成した被膜の膜厚
を測定する従来の方法としては、特開平5-99627 号公報
などのように、被膜表面にレーザー光を当て、その表面
より発生する蛍光の強度を測定することにより薄膜の厚
さを測定する方法や、特開平6-50880 号公報などのよう
に被膜表面に白色の直線偏光を照射し、被膜表面で反射
した光の楕円偏光を測定することにより膜厚を求める方
法などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
測定対象物の被膜膜厚の測定方法は、いずれも１点のみ
の点領域の測定を対象にしたものであるので、液晶表示
装置のような平面状（２次元）の膜厚測定に適用する場
合には、測定器または測定対象物のいずれかを２次元的
に相対移動させ、必要な点数を間欠的に測定しなければ
ならなかった。また、被膜の厚さ変動を測定する他の方
法として、カラーカメラを用いて干渉色を撮像して、得
られた色を解析する方法も考えられるが、この方法も前
述の方法と同様に、多点測定によるものであり、間欠的
な測定方法であった。
測定対象物の被膜膜厚の測定方法は、いずれも１点のみ
の点領域の測定を対象にしたものであるので、液晶表示
装置のような平面状（２次元）の膜厚測定に適用する場
合には、測定器または測定対象物のいずれかを２次元的
に相対移動させ、必要な点数を間欠的に測定しなければ
ならなかった。また、被膜の厚さ変動を測定する他の方
法として、カラーカメラを用いて干渉色を撮像して、得
られた色を解析する方法も考えられるが、この方法も前
述の方法と同様に、多点測定によるものであり、間欠的
な測定方法であった。
【０００４】このような従来の間欠的な膜厚測定方法で
は、測定間隔より小さい膜厚異常部が測定点間に存在し
た場合には、異常を検出することができないため、液晶
表示装置などの製品の高品質化に支障をきたすという問
題点があった。また、このような障害を回避するため
に、測定対象物を全面にわたって高密度で測定すること
が考えられる。しかし、この場合には、品質確保の反
面、膨大な時間がかかり能率的ではないという問題があ
った。さらに、カラーカメラを用いる上述した従来の測
定方法では、撮像された色の変化と膜厚の変化との関係
がリニアでないことや、解像色としてＲ（赤）Ｇ（緑）
Ｂ（青）の３チャンネルのみしか用いないため、被膜膜
厚にしてせいぜい 100Å程度の分解能でしか測定できな
いという問題点があった。
は、測定間隔より小さい膜厚異常部が測定点間に存在し
た場合には、異常を検出することができないため、液晶
表示装置などの製品の高品質化に支障をきたすという問
題点があった。また、このような障害を回避するため
に、測定対象物を全面にわたって高密度で測定すること
が考えられる。しかし、この場合には、品質確保の反
面、膨大な時間がかかり能率的ではないという問題があ
った。さらに、カラーカメラを用いる上述した従来の測
定方法では、撮像された色の変化と膜厚の変化との関係
がリニアでないことや、解像色としてＲ（赤）Ｇ（緑）
Ｂ（青）の３チャンネルのみしか用いないため、被膜膜
厚にしてせいぜい 100Å程度の分解能でしか測定できな
いという問題点があった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、被膜の膜厚を測
定する際における従来技術が抱えていた上記問題を解決
することにあり、間欠的な測定を排することでより高空
間分解能で、より高波長分解能で精度が良くて、能率的
に、膜厚を測定しうる測定技術を提案することにある。
また、本発明は、これを２次元的測定に容易に適用可能
とした膜厚の測定技術を提案することを目的とする。
定する際における従来技術が抱えていた上記問題を解決
することにあり、間欠的な測定を排することでより高空
間分解能で、より高波長分解能で精度が良くて、能率的
に、膜厚を測定しうる測定技術を提案することにある。
また、本発明は、これを２次元的測定に容易に適用可能
とした膜厚の測定技術を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来技術
の問題点を解消するべく、最近開発された、ライン状領
域を同時に分光しうる分光器を膜厚の測定に利用するこ
とに着目して完成したものであり、その要旨は以下のと
おりである。 (1)表面に被膜を有する測定対象物の被膜膜厚を測定す
るに当たり、測定対象物の表面に線状の光を照射し、そ
の反射光を１ライン上で同時に分光できる分光器を用い
ることにより、１ライン上の膜厚を同時に測定すること
を特徴とする、光透過膜の膜厚測定方法。 (2)表面に被膜を有する測定対象物の被膜膜厚を測定す
るに当たり、測定対象物の表面に線状の光を照射し、そ
の反射光を１ライン上で同時に分光できる分光器を用い
ることにより、１ライン上の膜厚を同時に測定する操作
を、測定ラインに垂直な方向に移動しつつ繰り返して行
うことにより２次元的に膜厚を測定することを特徴とす
る、光透過膜の膜厚測定方法。 (3)上記 (1)または (2)に記載の膜厚測定方法におい
て、光源の照射角及び分光器の受光角を同時に変化させ
ることにより被膜の測定精度を向上させることを特徴と
する、光透過膜の膜厚測定方法。
の問題点を解消するべく、最近開発された、ライン状領
域を同時に分光しうる分光器を膜厚の測定に利用するこ
とに着目して完成したものであり、その要旨は以下のと
おりである。 (1)表面に被膜を有する測定対象物の被膜膜厚を測定す
るに当たり、測定対象物の表面に線状の光を照射し、そ
の反射光を１ライン上で同時に分光できる分光器を用い
ることにより、１ライン上の膜厚を同時に測定すること
を特徴とする、光透過膜の膜厚測定方法。 (2)表面に被膜を有する測定対象物の被膜膜厚を測定す
るに当たり、測定対象物の表面に線状の光を照射し、そ
の反射光を１ライン上で同時に分光できる分光器を用い
ることにより、１ライン上の膜厚を同時に測定する操作
を、測定ラインに垂直な方向に移動しつつ繰り返して行
うことにより２次元的に膜厚を測定することを特徴とす
る、光透過膜の膜厚測定方法。 (3)上記 (1)または (2)に記載の膜厚測定方法におい
て、光源の照射角及び分光器の受光角を同時に変化させ
ることにより被膜の測定精度を向上させることを特徴と
する、光透過膜の膜厚測定方法。
【０００７】(4)測定対象物表面の被膜上に線状に光を
照射する光源と、測定対象物表面の被膜による干渉光を
正反射方向で受光して線状の入射光をそのライン上での
位置情報を保持しながら同時に分光する分光器と、各位
置で分光されたスペクトルを記憶してそのスペクトル波
形とあらかじめ記憶しておいた光学定数とから測定対象
物表面の測定ライン上の膜厚を計算する膜厚計算器とを
具備することを特徴とする光透過膜の膜厚測定装置。 (5)上記 (4)に記載の膜厚測定装置において、光源の照
射角及び分光器の受光角を同期的に変化させることので
きる変角装置を設けたことを特徴とする膜厚測定装置。
照射する光源と、測定対象物表面の被膜による干渉光を
正反射方向で受光して線状の入射光をそのライン上での
位置情報を保持しながら同時に分光する分光器と、各位
置で分光されたスペクトルを記憶してそのスペクトル波
形とあらかじめ記憶しておいた光学定数とから測定対象
物表面の測定ライン上の膜厚を計算する膜厚計算器とを
具備することを特徴とする光透過膜の膜厚測定装置。 (5)上記 (4)に記載の膜厚測定装置において、光源の照
射角及び分光器の受光角を同期的に変化させることので
きる変角装置を設けたことを特徴とする膜厚測定装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明による被膜の膜厚測定方法の概要を
図１に例示する。図１において、測定対象物１の表面を
線状光源（紙面に垂直な方向に所定の長さを有する光
源）３により照射し、その正反射光をレンズおよびスリ
ットにより線状に集光し、この１ラインをライン上の位
置情報を保持しながら同時に分光できるイメージング分
光器５により、１次元方向（例えばｘ軸方向）に位置情
報、他の１次元方向（例えばｙ軸方向）に分光情報とな
るように分光し、これを２次元モノクロＣＣＤカメラで
撮像する。この撮像された画像は、照射線上の各測定点
におけるスペクトルの集合であり、それぞれのスペクト
ルは各点での干渉波形を示している。位置情報と分光情
報の表示例を図２に示す。これらの干渉波形から、光源
のスペクトル情報およびＣＣＤ素子の測定感度のばらつ
きの影響を除去することにより、測定対象物表面におけ
る各波長に対する反射率を得ることができる。この反射
率の分布は図３に示すような波形となる。図３のよう
に、干渉波形のピークが２つ以上あらわれる場合、以下
の演算を用いて膜厚の計算を行う。
て説明する。本発明による被膜の膜厚測定方法の概要を
図１に例示する。図１において、測定対象物１の表面を
線状光源（紙面に垂直な方向に所定の長さを有する光
源）３により照射し、その正反射光をレンズおよびスリ
ットにより線状に集光し、この１ラインをライン上の位
置情報を保持しながら同時に分光できるイメージング分
光器５により、１次元方向（例えばｘ軸方向）に位置情
報、他の１次元方向（例えばｙ軸方向）に分光情報とな
るように分光し、これを２次元モノクロＣＣＤカメラで
撮像する。この撮像された画像は、照射線上の各測定点
におけるスペクトルの集合であり、それぞれのスペクト
ルは各点での干渉波形を示している。位置情報と分光情
報の表示例を図２に示す。これらの干渉波形から、光源
のスペクトル情報およびＣＣＤ素子の測定感度のばらつ
きの影響を除去することにより、測定対象物表面におけ
る各波長に対する反射率を得ることができる。この反射
率の分布は図３に示すような波形となる。図３のよう
に、干渉波形のピークが２つ以上あらわれる場合、以下
の演算を用いて膜厚の計算を行う。
【０００９】図４に膜厚測定の原理を示す。以下図４を
参照しながら膜厚測定の原理について説明する。空気中
での入射角をθ1 、膜内での入射角をθ2 、空気中の屈
折率をｎ1 、膜中の屈折率をｎ2 （ただし、ｎ1 ＜ｎ2
とする）、空気中での波長をλ、膜中での波長をλ′、
膜厚をｄとする。膜中での波長は λ′＝λ／ｎ2 で表される。また、θ1 とθ2 との間には、 ｎ1 sin θ1 ＝ｎ2 sin θ2 の関係がある。そして、膜表面の反射光Ｒ1 と膜裏面の
反射光Ｒ2 との行路差＝２ｄ cosθ2 に対応する位相差
∂を求めると、（位相差／２π）＝（行路差／λ）よ
り、 ∂＝（２π＊２ｄ cosθ2 ＊ｎ2 ）／λ＝４πｎ2 ｄ cosθ2 ／λ…… (1)
参照しながら膜厚測定の原理について説明する。空気中
での入射角をθ1 、膜内での入射角をθ2 、空気中の屈
折率をｎ1 、膜中の屈折率をｎ2 （ただし、ｎ1 ＜ｎ2
とする）、空気中での波長をλ、膜中での波長をλ′、
膜厚をｄとする。膜中での波長は λ′＝λ／ｎ2 で表される。また、θ1 とθ2 との間には、 ｎ1 sin θ1 ＝ｎ2 sin θ2 の関係がある。そして、膜表面の反射光Ｒ1 と膜裏面の
反射光Ｒ2 との行路差＝２ｄ cosθ2 に対応する位相差
∂を求めると、（位相差／２π）＝（行路差／λ）よ
り、 ∂＝（２π＊２ｄ cosθ2 ＊ｎ2 ）／λ＝４πｎ2 ｄ cosθ2 ／λ…… (1)
【００１０】ここで、光は光学的に疎な媒質を進行して
きて密な媒質との境界面で反射を受けたとき、位相がπ
だけ変化するので、これを考慮すると ∂＝（（４ｎ2 ｄ cosθ2 ／λ）＋１）π この位相差∂が２πの整数倍、すなわち （４ｎ2 ｄ cosθ2 ／λ）＋１）π ＝ ２πｍ（ｍ＝１、２、３・・・） …… (2) のとき、光は強め合うことになる。明るいピークをもつ
波長をλ1 、λ2 （図３参照）とすると、 (2)式より ４ｎ2 ｄ cosθ2 ／λ1 ＝２ｍ＋１ ４ｎ2 ｄ cosθ2 ／λ2 ＝２（ｍ−１）＋１ 上式の辺々を引くと式 (3)が得られる。 ４ｎ2 ｄ cosθ2 （λ2 −λ1 ））／（λ2 ・λ1 ） ＝２ ｄ＝（λ2 ・λ1 ）／２ｎ2 cosθ2 （λ2 一λ1 ）…… (3)
きて密な媒質との境界面で反射を受けたとき、位相がπ
だけ変化するので、これを考慮すると ∂＝（（４ｎ2 ｄ cosθ2 ／λ）＋１）π この位相差∂が２πの整数倍、すなわち （４ｎ2 ｄ cosθ2 ／λ）＋１）π ＝ ２πｍ（ｍ＝１、２、３・・・） …… (2) のとき、光は強め合うことになる。明るいピークをもつ
波長をλ1 、λ2 （図３参照）とすると、 (2)式より ４ｎ2 ｄ cosθ2 ／λ1 ＝２ｍ＋１ ４ｎ2 ｄ cosθ2 ／λ2 ＝２（ｍ−１）＋１ 上式の辺々を引くと式 (3)が得られる。 ４ｎ2 ｄ cosθ2 （λ2 −λ1 ））／（λ2 ・λ1 ） ＝２ ｄ＝（λ2 ・λ1 ）／２ｎ2 cosθ2 （λ2 一λ1 ）…… (3)
【００１１】この時ピーク波長λ1 、λ2 を求める精度
は非常に重要であるが、本発明で用いる分光装置は、位
置情報と波長情報を２次元の画像として記憶しているた
め、この分光データに画像処理の手法を用いたノイズ除
去方法および平滑化方法を適用することにより、点状の
ノイズを除去することが可能となるほか、見かけ上の分
解能を向上させることが可能となる。また、被膜を構成
する物質が未知の物質で、屈折率が分からない場合に
は、膜厚と屈折率をかけた値を求め、その値の全測定点
での平均を１として、その値との相対値を膜厚変動とし
て求めることができる。なお、以上の説明からもわかる
ように、本発明で測定の対象とする被膜は光透過膜であ
ることが必要である。
は非常に重要であるが、本発明で用いる分光装置は、位
置情報と波長情報を２次元の画像として記憶しているた
め、この分光データに画像処理の手法を用いたノイズ除
去方法および平滑化方法を適用することにより、点状の
ノイズを除去することが可能となるほか、見かけ上の分
解能を向上させることが可能となる。また、被膜を構成
する物質が未知の物質で、屈折率が分からない場合に
は、膜厚と屈折率をかけた値を求め、その値の全測定点
での平均を１として、その値との相対値を膜厚変動とし
て求めることができる。なお、以上の説明からもわかる
ように、本発明で測定の対象とする被膜は光透過膜であ
ることが必要である。
【００１２】本発明では、さらに光源の照射角および分
光器の受光角を同期的に変えることにより、ピークをも
つ波長λ1 、λ2 を変化させ、最も感度の高い波長帯に
動かすことにより、被膜厚測定の精度を向上させること
が可能となる。また、分光器により得られるスペクトル
の生波形は様々なノイズを含んでおり、滑らかな波形と
はならない。しかし、光源のスペクトルが（輝線の波長
帯を含めても）分光器の波長分解能 0.6ｎｍ程度では連
続であることを考えると、干渉光のスペクトルも連続で
あると考えることができるため、平滑化処理を行うこと
により、ノイズを軽減して、干渉スペクトルのピークの
算出精度を向上させ、膜厚の測定精度を向上させること
が可能となる。
光器の受光角を同期的に変えることにより、ピークをも
つ波長λ1 、λ2 を変化させ、最も感度の高い波長帯に
動かすことにより、被膜厚測定の精度を向上させること
が可能となる。また、分光器により得られるスペクトル
の生波形は様々なノイズを含んでおり、滑らかな波形と
はならない。しかし、光源のスペクトルが（輝線の波長
帯を含めても）分光器の波長分解能 0.6ｎｍ程度では連
続であることを考えると、干渉光のスペクトルも連続で
あると考えることができるため、平滑化処理を行うこと
により、ノイズを軽減して、干渉スペクトルのピークの
算出精度を向上させ、膜厚の測定精度を向上させること
が可能となる。
【００１３】以上説明したように、本発明では測定対象
物表面に線状に照射したライン領域を同時に膜厚測定
（膜厚の絶対測定または相対測定）することができるの
で、従来の点領域の膜厚測定に比べて、測定位置が連続
的となり空間分解能を著しく向上させることができる。
しかも、本発明では、点領域が連続したと言える１ライ
ンの膜厚を同時に測定できるので、このような高分解能
の測定を極めて高速、高能率の下で達成可能となる。な
お、本発明で得られる空間分解能は、例えば、250 ｍｍ
幅のレジスト塗布基板の場合、約 0.5ｍｍである。ま
た、本発明では、従来のＲＧＢ方式では赤、緑、青の３
波長のみしか観測していないために、スペクトルのピー
ク波長を求めることはできなかった。そのため従来の膜
厚測定の分解能はせいぜい 100Å程度しかなかった。そ
れに対し、本発明は広い波長領域で連続的にスペクトル
を観測するため、前後の波長帯の強度値を利用して正確
にピーク波長を求めることができ、これと被膜の屈折率
とから正確に膜厚を算出することができる。その結果、
本発明による膜厚分解能は従来のそれよりも大幅に改善
され、１〜５Åの高分解能を達成することができる。さ
らに、本発明では、光源の照射角と受光角の変更、スペ
クトル波形の平滑化処理、隣接する位置でのスペクトル
波形の比較を行うことにより、最も強度の高い波長帯で
ノイズを除去することが可能となり、膜厚測定の分解能
を高めることができる。
物表面に線状に照射したライン領域を同時に膜厚測定
（膜厚の絶対測定または相対測定）することができるの
で、従来の点領域の膜厚測定に比べて、測定位置が連続
的となり空間分解能を著しく向上させることができる。
しかも、本発明では、点領域が連続したと言える１ライ
ンの膜厚を同時に測定できるので、このような高分解能
の測定を極めて高速、高能率の下で達成可能となる。な
お、本発明で得られる空間分解能は、例えば、250 ｍｍ
幅のレジスト塗布基板の場合、約 0.5ｍｍである。ま
た、本発明では、従来のＲＧＢ方式では赤、緑、青の３
波長のみしか観測していないために、スペクトルのピー
ク波長を求めることはできなかった。そのため従来の膜
厚測定の分解能はせいぜい 100Å程度しかなかった。そ
れに対し、本発明は広い波長領域で連続的にスペクトル
を観測するため、前後の波長帯の強度値を利用して正確
にピーク波長を求めることができ、これと被膜の屈折率
とから正確に膜厚を算出することができる。その結果、
本発明による膜厚分解能は従来のそれよりも大幅に改善
され、１〜５Åの高分解能を達成することができる。さ
らに、本発明では、光源の照射角と受光角の変更、スペ
クトル波形の平滑化処理、隣接する位置でのスペクトル
波形の比較を行うことにより、最も強度の高い波長帯で
ノイズを除去することが可能となり、膜厚測定の分解能
を高めることができる。
【００１４】
【実施例】本発明を実施例により、具体的に説明する。
図１は、本発明に従う膜厚測定装置の１例であり、測定
対象物移動装置２（２ａは固定テーブル、２ｂは移動テ
ーブル）、線状光源３、干渉光集光光学系４、イメージ
ング分光器５、画像メモリ装置６、スペクトル解析装置
７、膜厚計算・表示装置８より構成される。線状光源３
は、ハロゲンランプからの光をファイバにより線状に
し、測定対象物１の１ライン上を均一に照射できるよう
にしたものである。干渉光集光光学系４およびイメージ
ング分光器５は、この光が測定対象物１の表面で反射し
たときの正反射方向に配置する。測定対象物移動装置２
は、これらの光学系の測定条件を変化させないように保
持したまま測定対象物を移動させるための機構であり、
移動速度及び移動方向を自由に変えられるものである。
この測定対象物移動装置は１ラインの領域のみの膜厚を
測定するときは移動することなく固定したままとする
が、測定対象物の膜厚を２次元的に測定するときには、
測定対象面内において上記ラインと垂直な方向に移動さ
せる。イメージング分光器５で分光されて、画像データ
として出力された分光データは、画像メモリ装置６に送
られ、スペクトル解析装置７によりスペクトル解析を行
って、測定対象物１の測定ライン上の膜厚を計算するた
めの膜厚計算器とその結果を表示するための表示機能と
を具えた膜厚計算・表示装置８に表示する。このような
装置によれば、測定対象物１の測定ライン上の膜厚は同
時にかつ迅速に測定できる。したがって、測定対象物移
動装置を上記ラインにほぼ垂直方向に移動しながらこの
操作を行えば、２次元の膜厚測定が能率的に行えること
になる。図５は膜厚測定結果の２次元表示例である。
図１は、本発明に従う膜厚測定装置の１例であり、測定
対象物移動装置２（２ａは固定テーブル、２ｂは移動テ
ーブル）、線状光源３、干渉光集光光学系４、イメージ
ング分光器５、画像メモリ装置６、スペクトル解析装置
７、膜厚計算・表示装置８より構成される。線状光源３
は、ハロゲンランプからの光をファイバにより線状に
し、測定対象物１の１ライン上を均一に照射できるよう
にしたものである。干渉光集光光学系４およびイメージ
ング分光器５は、この光が測定対象物１の表面で反射し
たときの正反射方向に配置する。測定対象物移動装置２
は、これらの光学系の測定条件を変化させないように保
持したまま測定対象物を移動させるための機構であり、
移動速度及び移動方向を自由に変えられるものである。
この測定対象物移動装置は１ラインの領域のみの膜厚を
測定するときは移動することなく固定したままとする
が、測定対象物の膜厚を２次元的に測定するときには、
測定対象面内において上記ラインと垂直な方向に移動さ
せる。イメージング分光器５で分光されて、画像データ
として出力された分光データは、画像メモリ装置６に送
られ、スペクトル解析装置７によりスペクトル解析を行
って、測定対象物１の測定ライン上の膜厚を計算するた
めの膜厚計算器とその結果を表示するための表示機能と
を具えた膜厚計算・表示装置８に表示する。このような
装置によれば、測定対象物１の測定ライン上の膜厚は同
時にかつ迅速に測定できる。したがって、測定対象物移
動装置を上記ラインにほぼ垂直方向に移動しながらこの
操作を行えば、２次元の膜厚測定が能率的に行えること
になる。図５は膜厚測定結果の２次元表示例である。
【００１５】図６は、半導体のレジスト膜について、上
述した方法で得た１ラインの分光画像データから、１測
定点の分光スペクトルを抜き出したものであり、λ1 お
よびλ2 の波長部分に干渉波形のピークを見ることがで
きる。このピーク波長は、例えば、図７に示す干渉光ス
ペクトルの一次微分の値が極大となる波長λ3 から極小
となる波長λ4 の区間で、図６の分光スペクトル波形を
多項式近似することにより求めることができる。もう一
つのピーク波長も同様の方法で多項式近似して求められ
る。そして、式 (3)と、予め測定した被膜を形成してい
る物質の屈折率とから、膜厚を求めることができる。図
８は、本発明に従う膜厚測定装置で１ライン上の全測定
点で求めた膜厚変動の状況を示した例である。
述した方法で得た１ラインの分光画像データから、１測
定点の分光スペクトルを抜き出したものであり、λ1 お
よびλ2 の波長部分に干渉波形のピークを見ることがで
きる。このピーク波長は、例えば、図７に示す干渉光ス
ペクトルの一次微分の値が極大となる波長λ3 から極小
となる波長λ4 の区間で、図６の分光スペクトル波形を
多項式近似することにより求めることができる。もう一
つのピーク波長も同様の方法で多項式近似して求められ
る。そして、式 (3)と、予め測定した被膜を形成してい
る物質の屈折率とから、膜厚を求めることができる。図
８は、本発明に従う膜厚測定装置で１ライン上の全測定
点で求めた膜厚変動の状況を示した例である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来、測定時間の制約から、間欠的にしか測定できなか
った被膜の膜厚を、１ライン上で同時に分光できる分光
器を用いることにより、１ライン上の膜厚の測定を、高
解像度、高精度でしかも迅速に測定することができる。
また、このラインに対して垂直方向に、測定対象物また
は測定器を相対移動させて測定することにより、膜厚を
２次元的に極めて高能率的に測定可能になる。従って、
液晶表示装置などの各種被膜の２次元的な膜厚変動や、
微細な膜厚異常を短時間で検出することができる。ま
た、あらかじめ測定しておいた被膜の光学定数（屈折
率）を用いることにより、膜厚の絶対値を求めることが
できる。このように、本発明によれば、被膜を形成した
各種製品、中間工程材の被膜測定の工程が高速高精度化
でき、製造工程全体の高速化と製品の高品質化が可能に
なる。
従来、測定時間の制約から、間欠的にしか測定できなか
った被膜の膜厚を、１ライン上で同時に分光できる分光
器を用いることにより、１ライン上の膜厚の測定を、高
解像度、高精度でしかも迅速に測定することができる。
また、このラインに対して垂直方向に、測定対象物また
は測定器を相対移動させて測定することにより、膜厚を
２次元的に極めて高能率的に測定可能になる。従って、
液晶表示装置などの各種被膜の２次元的な膜厚変動や、
微細な膜厚異常を短時間で検出することができる。ま
た、あらかじめ測定しておいた被膜の光学定数（屈折
率）を用いることにより、膜厚の絶対値を求めることが
できる。このように、本発明によれば、被膜を形成した
各種製品、中間工程材の被膜測定の工程が高速高精度化
でき、製造工程全体の高速化と製品の高品質化が可能に
なる。
【図１】本発明における膜厚測定装置の例を示す図であ
る。
る。
【図２】位置情報と分光情報の２次元表示例を示す図で
ある
ある
【図３】光透過膜の干渉による分光スペクトル波形の例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】膜厚測定の原理を示す図である。
【図５】膜厚測定結果の２次元表示例を示す図である。
【図６】本発明を適用したライン上の１測定位置で得ら
れた干渉光の分光スペクトル波形を示す図である。
れた干渉光の分光スペクトル波形を示す図である。
【図７】本発明により得られた干渉光の分光スペクトル
波形の１次微分波形を示す図である。
波形の１次微分波形を示す図である。
【図８】本発明により測定して得たライン上の膜厚変動
を示す図である。
を示す図である。
１ 測定対象物 ２ 測定対象物移動装置 ３ 線状光源 ４ 干渉光集光光学系 ５ イメージング分光器 ６ 画像メモリ装置 ７ スペクトル解析装置 ８ 膜厚計算・表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA30 AA55 BB22 CC17 DD03 DD04 DD06 FF51 GG02 GG16 HH05 HH12 JJ00 JJ03 JJ26 LL02 LL28 MM02 PP12 QQ13 QQ34 SS13
Claims (5)
- 【請求項１】 表面に被膜を有する測定対象物の被膜膜
厚を測定するに当たり、測定対象物の表面に線状の光を
照射し、その反射光を１ライン上で同時に分光できる分
光器を用いることにより、１ライン上の膜厚を同時に測
定することを特徴とする、光透過膜の膜厚測定方法。 - 【請求項２】 表面に被膜を有する測定対象物の被膜膜
厚を測定するに当たり、測定対象物の表面に線状の光を
照射し、その反射光を１ライン上で同時に分光できる分
光器を用いることにより、１ライン上の膜厚を同時に測
定する操作を、測定ラインに垂直な方向に移動しつつ繰
り返して行うことにより２次元的に膜厚を測定すること
を特徴とする、光透過膜の膜厚測定方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の膜厚測定方法
において、光源の照射角及び分光器の受光角を同時に変
化させることにより被膜の測定精度を向上させることを
特徴とする、光透過膜の膜厚測定方法。 - 【請求項４】 測定対象物表面の被膜上に線状に光を照
射する光源と、測定対象物表面の被膜による干渉光を正
反射方向で受光して線状の入射光をそのライン上での位
置情報を保持しながら同時に分光する分光器と、各位置
で分光されたスペクトルを記憶してそのスペクトル波形
とあらかじめ記憶しておいた光学定数とから測定対象物
表面の測定ライン上の膜厚を計算する膜厚計算器とを具
備することを特徴とする光透過膜の膜厚測定装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の膜厚測定装置におい
て、光源の照射角及び分光器の受光角を同期的に変化さ
せることのできる変角装置を設けたことを特徴とする膜
厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125043A JP2000314612A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 光透過膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125043A JP2000314612A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 光透過膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000314612A true JP2000314612A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14900432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11125043A Pending JP2000314612A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 光透過膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000314612A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004279296A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Japan Science & Technology Agency | 膜厚取得方法 |
| US7333196B2 (en) | 2004-03-22 | 2008-02-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Evaluation apparatus and evaluation method |
| JP2012132776A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Disco Abrasive Syst Ltd | 計測装置 |
| CN103134436A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-06-05 | 博奥生物有限公司 | 全光谱超分辨率测量方法及非标记生物分子测量系统 |
| JP5502227B1 (ja) * | 2013-07-08 | 2014-05-28 | 株式会社多聞 | 膜厚分布測定方法 |
| WO2017141299A1 (ja) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | 信越半導体株式会社 | 膜厚分布測定方法 |
| JP2017146288A (ja) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | 信越半導体株式会社 | 膜厚分布測定方法 |
| EP3428572A1 (en) | 2017-07-13 | 2019-01-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Film thickness measuring method and film thickness measuring device |
| JP2020165867A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | Ｊｆｅテクノリサーチ株式会社 | 膜厚測定装置及び膜厚測定方法 |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP11125043A patent/JP2000314612A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7333196B2 (en) | 2004-03-22 | 2008-02-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Evaluation apparatus and evaluation method |
| US7468792B2 (en) | 2004-03-22 | 2008-12-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Evaluation apparatus and evaluation method |
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| US10690480B2 (en) | 2017-07-13 | 2020-06-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Film thickness measuring method and film thickness measuring device |
| JP2020165867A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | Ｊｆｅテクノリサーチ株式会社 | 膜厚測定装置及び膜厚測定方法 |
| JP7064465B2 (ja) | 2019-03-29 | 2022-05-10 | Ｊｆｅテクノリサーチ株式会社 | 膜厚測定装置及び膜厚測定方法 |
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