JP2001153620A - 膜厚測定装置および膜厚測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定領域の膜厚分布を測定できるとともに、
所定位置における膜厚を測定できる膜厚測定装置および
膜厚測定方法を提供する。 【解決手段】 光源部２からの光を波長選択手段２３に
より白色光または特定波長λｆの光に選択後、導光光学
系３により基板Ｗ上の測定領域ＭＡに照射する。所定位
置Ｐ１からの反射光（白色光）Ｌ１を分光した後、第１
受光素子４３により受光して所定位置Ｐ１の膜厚値を求
める。測定領域ＭＡからの反射光Ｌ２（特定波長λｆ）
を第２受光素子５３で受光して測定領域ＭＡ内の膜厚分
布を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、液晶
表示器用基板やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ等
のＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用
基板、プリント基板などの各種の基板やフィルムなどの
測定対象物に光を照射し、測定対象物からの反射光に基
づいて測定対象物上に形成された薄膜の膜厚を測定する
膜厚測定装置および膜厚測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の膜厚測定装置の一つとして、特開
平３―４６５０２号公報に開示されたものが知られてい
る。この膜厚測定装置は、光源から照射された白色光
を、集光素子、ハーフミラーおよび結像素子によって、
薄膜が形成された基板上の測定領域に照射する。そし
て、測定領域内の所定位置から反射した光を、結像素
子、ハーフミラーおよびピンホールミラーを介して分光
器に入射させる。最後に分光器に入射した光を各波長ご
とに分光し、この分光された光のエネルギーから薄膜の
膜厚を測定する。以下、この膜厚測定装置を分光式膜厚
測定装置と称す。

【０００３】上述の分光式膜厚測定装置では、所定位置
における薄膜の膜厚しか測定できず、所定領域における
薄膜の膜厚分布を測定することができない。この問題を
解決するための膜厚測定装置として特開平１０―４７９
２６号公報に開示された膜厚測定装置が知られている。
この膜厚測定装置は光源から照射された光の内、互いに
異なる所定の波長の光のみをそれぞれ透過する複数のフ
ィルタを備える。この複数のフィルタを切り替えること
により、薄膜が形成された基板に照射する光の波長を切
り替える。フィルタを透過した光は、基板上方に配置さ
れた凹面鏡で反射して基板全体に照射される。基板から
反射した光は２次元に配列された複数の受光素子からな
る受光手段により一括して受光される。そして、複数の
フィルタの切り替えに応じて受光手段からの信号を取得
し、この信号に基づいて薄膜の膜厚分布を求める。以
下、この膜厚測定装置を波長選択式の膜厚測定装置と称
す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば半導体素子の製
造過程においてＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａ
ｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理工程後、フォト
レジスト膜形成工程後など各工程による薄膜形成結果を
判断するために複数の工程後に薄膜の膜厚測定が実施さ
れる。そして、各膜厚測定において薄膜の膜厚分布を要
求される場合と、所望位置でのより正確な膜厚測定が要
求される場合とがあり、これらの測定を１台の膜厚測定
装置によって使い分けしたいという要望があった。

【０００５】また、上述の波長選択式の膜厚測定装置に
よると、基板に照射する光の波長がフィルタの数に制限
されるため、おおよその膜厚分布を求めることはできる
が、より正確な膜厚測定に対応できないという問題が発
生する。この問題について図９を用いて説明する。図９
は基板から反射した光の各波長に対する分光反射比率を
示し、実線は膜厚が２５０ｎｍのシリコン窒化膜が形成
された基板におけるプロファイルを示し、一点鎖線は膜
厚が５００ｎｍのシリコン窒化膜が形成された基板にお
けるプロファイルを示す。図９の点ａ１ないし点ａ４に
示すように実線と一点鎖線とは、波長が４３０ｎｍ，５
００ｎｍ，６００ｎｍ，７４０ｎｍ付近であるときに交
わっている。すなわち、図９の点ａ１ないし点ａ４にお
いて膜厚が２５０ｎｍであるときの分光反射比率と膜厚
が５００ｎｍであるときの分光反射比率とが同じ値とな
る。したがって、波長選択式の膜厚測定装置において、
複数のフィルタによって選択する光の波長が、４３０ｎ
ｍ，５００ｎｍ，６００ｎｍ，７４０ｎｍのいずれかの
ときに膜厚値が２５０ｎｍであるか、５００ｎｍである
かの判断ができないという問題が発生する。この問題を
解決するために、測定すべき薄膜の膜厚範囲（膜厚検査
範囲）を例えば２００ｎｍから３００ｎｍの範囲内であ
ると初期設定しておいて、上述のように膜厚値が２５０
ｎｍと５００ｎｍの両方と一致するときに、初期設定値
から膜厚値は２５０ｎｍと判断する方法が考えられる。

【０００６】しかしながら、上記の膜厚検査範囲（２０
０ｎｍから３００ｎｍの範囲内）の初期設定を誤ると間
違った膜厚を求めるという測定ミスが発生する。基板上
に複数の膜種の薄膜が積層された多層膜が形成されてい
る場合においては膜種ごとに膜厚検査範囲を初期設定す
る必要があるので、上述の測定ミスが発生する可能性が
高くなる。

【０００７】本発明の第１の目的は、上述のような点に
鑑み、薄膜の膜厚分布を測定できるとともに、所望位置
における薄膜の膜厚をより正確に測定できる膜厚測定装
置を提供することにある。本発明の第２の目的は、上述
のような点に鑑み、所望領域における薄膜の膜厚分布を
正確に測定することができる膜厚測定装置を提供するこ
とにある。本発明の第３の目的は、上述のような点に鑑
み、所望領域における薄膜の膜厚分布を正確に測定する
ことができる膜厚測定方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに請求項１に係る発明は、基板上に形成された薄膜の
膜厚を測定する膜厚測定装置において、白色光を基板上
の所定位置に照射する光学系と、所定位置から反射した
反射光を所定の波長ごとに分光する分光手段と、分光手
段で分光された光をそれぞれ受光する第１受光手段とを
有し、第１受光手段による検出結果に基づいて所定位置
における薄膜の膜厚を求める第１膜厚測定部と、互いに
波長が異なる複数の光を基板上の所定領域に順次照射す
る照射手段と、２次元に配列された複数の受光素子から
なる第２受光手段と、基板上の所定領域から反射した反
射光を第２受光手段に一括して導く光学系とを有し、第
２受光手段による検出結果に基づいて所定領域における
薄膜の膜厚分布を求める第２膜厚測定部とを備えること
を特徴とする。

【０００９】請求項２に係る発明は、基板上に形成され
た薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置において、白色光
を基板上の所定位置に照射する光学系と、所定位置から
反射した反射光を所定の波長ごとに分光する分光手段
と、分光手段で分光された光をそれぞれ受光する第１受
光手段とを有し、第１受光手段による検出結果に基づい
て所定位置における薄膜の膜厚を求める第１膜厚測定部
と、白色光を基板上の所定領域に順次照射する照射手段
と、２次元に配列された複数の受光素子からなる第２受
光手段と、所定領域から反射した反射光を第２受光手段
に向けて一括して導く光学系と、この光学系により導か
れる光から互いに波長が異なる複数の光のみを順次選択
する波長選択手段とを有し、第２受光手段による検出結
果に基づいて所定領域における薄膜の膜厚分布を求める
第２膜厚測定部とを備えることを特徴とする。

【００１０】請求項１または請求項２に係る発明による
と、第１膜厚測定部によって所定位置における薄膜の膜
厚が測定されるとともに、第２膜厚測定部によって所定
領域における薄膜の膜厚分布が測定される。

【００１１】請求項３に係る発明は、請求項１または請
求項２に記載の膜厚測定装置において、第２膜厚測定部
が第１膜厚測定部により求められた所定位置における薄
膜の膜厚に基づいて所定領域における薄膜の膜厚分布を
求めることを特徴とする。この発明によると第１膜厚測
定部による測定結果に基づいて第２膜厚測定部による測
定が実行される。

【００１２】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
膜厚測定装置において所定位置が所定領域内に設定され
ていることを特徴とする。この発明によると、所定位置
の周辺領域における薄膜の膜厚分布が測定される。

【００１３】請求項５に係る発明は、請求項３または請
求項４に記載の膜厚測定装置において所定領域は薄膜構
造が同一である領域に設定されていることを特徴とす
る。この発明によると、薄膜構造が同一である領域につ
いて膜厚分布が測定される。

【００１４】請求項６に係る発明は、基板上に形成され
た薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法において、白色光
が照射された基板上の所定位置から反射した反射光を分
光した後、分光された光を第１受光手段によりそれぞれ
受光し、この第１受光手段による検出結果に基づいて所
定位置における薄膜の膜厚を求める第１膜厚測定工程
と、互いに波長が異なる複数の光が順次照射された基板
上の所定領域から反射した反射光を第２受光手段で一括
して受光して、この第２受光手段による検出結果および
第１膜厚測定工程で求めた所定位置の膜厚に基づいて所
定領域における薄膜の膜厚分布を求める第２膜厚測定工
程とを含むことを特徴とする。

【００１５】請求項７に係る発明は、基板上に形成され
た薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法において、白色光
が照射された基板上の所定位置から反射した反射光を分
光した後、分光された光を第１受光手段によりそれぞれ
受光し、この第１受光手段の検出結果に基づいて所定位
置における薄膜の膜厚を求める第１膜厚測定工程と、白
色光が照射された基板上の所定領域から反射した光から
互いに波長が異なる複数の光を順次選択した後に第２受
光手段により一括して受光して、この第２受光手段によ
る検出結果および第１膜厚測定工程で求めた所定位置の
膜厚に基づいて所定領域における薄膜の膜厚分布を求め
る第２膜厚測定工程とを含むことを特徴とする。

【００１６】請求項８に係る発明は、上記の第２膜厚測
定工程において、第１膜厚測定工程で求めた膜厚に基づ
いて膜厚検査範囲が設定され、この膜厚検査範囲に基づ
いて所定領域における薄膜の膜厚分布が求められること
を特徴とする。

【００１７】請求項９に係る発明は、上記の第２膜厚測
定工程において、前記所定位置の近傍領域が第１膜厚演
算領域に設定され、第１膜厚演算領域における膜厚検査
範囲が第１膜厚測定工程で求めた所定位置の膜厚に基づ
いて設定されることを特徴とする。

【００１８】請求項１０に係る発明は、上記の第２膜厚
測定工程において、第１膜厚演算領域の近傍領域が第２
膜厚演算領域に設定され、第２膜厚演算領域における膜
厚検査範囲が第１膜厚演算領域の膜厚に基づいて設定さ
れることを特徴とする。

【００１９】請求項１１に係る発明は、請求項６または
請求項７に記載の膜厚測定方法において、前記所定領域
は薄膜構造が同一である領域に設定されていることを特
徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図面を参照しながら説明する。 ＜第１実施形態＞図１はこの発明の膜厚測定装置の第１
実施形態を示す模式図である。膜厚測定装置１は、互い
に異なる複数の波長ごとの光を選択的に発する光源部２
と、測定ステージ７上に水平に載置され、その上側主面
に所定の薄膜が形成された基板Ｗ上の矩形の測定領域Ｍ
Ａより広い領域に光源部２からの光を照射するように導
く導光光学系３と、測定領域ＭＡ内の所定位置Ｐ１から
反射した光を分光した後、第１受光素子４３まで導く第
１受光光学系４と、測定領域ＭＡから反射した光を第２
受光素子５３まで導く第２受光光学系５と、制御部６と
を備える。

【００２１】測定ステージ７は図１において紙面に直交
する水平面（Ｘ−Ｙ平面）内において移動可能に構成さ
れたＸ−Ｙステージである。測定ステージ７を図示しな
い駆動機構により水平移動させることによって基板Ｗ上
の所望位置に所定位置Ｐ１や測定領域ＭＡを設定する。
測定ステージ７を固定し、光源部２、導光光学系３、第
１受光光学系４および第２受光光学系５などを備える光
学ヘッドを測定ステージ７に対して移動させて、基板Ｗ
上の所望位置に所定位置Ｐ１や測定領域ＭＡを設定して
も良い。

【００２２】光源部２は白色光を発するハロゲンランプ
である光源２１と、光源２１からの光Ｌ０を視野絞り２
５の円形の開口２５ｈに向けて集光するレンズ２２とを
備える。レンズ２２と視野絞り２５との間には波長切換
手段２３が配置されている。波長切換手段２３はその外
周部が光路上に位置するように配置された円盤２４を備
える。円盤２４の外周部には８つの円形フィルタＦ１か
らフィルタＦ８と円形の開口２４ｈが円盤２４の円周方
向に沿って等間隔に設けられている。８つのフィルタＦ
１ないしＦ８がそれぞれ透過する光Ｌ０の波長λ１ない
し波長λ８は、例えば、４７５ｎｍ，５００ｎｍ，５２
５ｎｍ，５５０ｎｍ，５７５ｎｍ，６００ｎｍ，６２５
ｎｍ，６５０ｎｍが考えられるが、これらに限定され
ず、測定すべき薄膜の膜種や膜構造に応じて任意に設定
すればよい。また、フィルタＦの数（透過する光の波長
数）は８つに限定されず、測定すべき薄膜の膜種や膜構
造に応じて適宜に設定すればよい。以下において波長λ
１ないし波長λ８を特定波長λｆと総称する。

【００２３】円盤２４の中心部にはモータ２６の回転軸
が接続されている。モータ２６を後述するデータ処理部
６３からの信号に基づき回転駆動することにより、レン
ズ２２と視野絞り２５との間に、開口２４ｈを配置する
か、フィルタＦ１からＦ８の内のいずれか一つのフィル
タを配置するかを選択的に切り替える。このように切り
替えることによって基板Ｗの測定領域ＭＡに照射される
光が、開口２４ｈが選択されたときは白色光となり、フ
ィルタＦ１からフィルタＦ８の内のいずれか一つのフィ
ルタが選択されたときは特定波長λｆ（波長λ１ないし
波長λ８）の光となる。

【００２４】導光光学系３は、視野絞り２５から出射し
た光Ｌ０がケラー照明となるように集光するレンズ３１
と、レンズ３１によって集光された光Ｌ０を、基板Ｗに
向けて反射するハーフミラー３２と、この反射された光
Ｌ０を、所望の測定領域ＭＡ全体に集光させる対物レン
ズ３３とを備える。なお、図１において光源部２から照
射され導光光学系３により測定領域ＭＡに照射される光
Ｌ０の中心光の光路は点線で示される。

【００２５】第１受光光学系４は、測定領域ＭＡ内の所
定位置Ｐ１から反射して対物レンズ３３により平行光と
された光Ｌ１をミラー５１に形成されたピンホール５１
ｈに結像させるレンズ４１を備える。また、ピンホール
５１ｈから出射した光を各波長ごとに分光し、第１受光
素子４３に向けて反射する凹面回折格子４２を備える。
なお、所定位置Ｐ１は視野絞り２５およびピンホール５
１ｈと光学的に共役な位置関係にある。また、図１にお
いて所定位置Ｐ１から反射して第１受光光学系４に導か
れ、第１受光素子４３で受光される光Ｌ１の中心光の光
路は実線で示される。

【００２６】第１受光素子４３は、反射光Ｌ１が分光さ
れる方向ＡＲに沿って１次元に配列された複数の受光素
子からなり、各受光素子が分光された各波長の光を受光
する。そして、制御部６内の分光器測定データ入力部６
１に向けて、各波長の光の光量を示す信号（検出結果）
を送る。分光器測定データ入力部６１は受け取った信号
をデジタルデータに変換して、このデジタルデータをデ
ータ処理部６３に向けて送る。各波長の光量は、例えば
波長が４００ｎｍから８００ｎｍの範囲内で１ｎｍごと
に第１受光素子４３内の各受光素子により測定されて、
その測定結果が分光器測定データ入力部６１を介してデ
ータ処理部６３に送られる。以下において凹面回折格子
４３、第１受光素子４３およびピンホール５１ｈを「分
光器」と総称する場合がある。

【００２７】第２受光光学系５は、基板Ｗ上の測定領域
ＭＡから反射した光の内、所定位置Ｐ１から反射した反
射光Ｌ１以外の反射光Ｌ２を第２受光素子５３に向けて
反射するミラー５１を備える。ミラー５１で反射された
光Ｌ２はレンズ５２によって第２受光素子５３上の所定
領域に集光される。なお、図１において測定領域ＭＡか
ら反射して第２受光光学系５に導かれ、第２受光素子５
３で受光される光Ｌ２の光路は一点鎖線で示される。

【００２８】第２受光素子５３は、所定領域に集光され
た光を一括して受光するために２次元に配列された複数
の受光素子からなり、撮像カメラ内に設けられている。
第２受光素子５３は、各受光素子によって受光した光の
光量を示す信号（検出結果）を制御部６内のカメラ測定
データ入力部６２に向けて送る。カメラ測定データ入力
部６２はデータ処理部６３に向けて受け取った信号を送
る。

【００２９】制御部６内に設けられたデータ処理部６３
は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有する既知のマイク
ロコンピュータ等から構成される。データ処理部６３
は、第１受光素子４３から送られた各波長ごとの反射光
Ｌ１の光量を示す信号および第２受光素子５３から送ら
れた反射光Ｌ２の光量を示す信号に基づき、基板Ｗに形
成された薄膜の膜厚およびその分布を算出する。また、
ＲＯＭ内に記憶された処理プログラムに基づいてモータ
２６などを制御する。

【００３０】＜第１実施形態の動作例＞次に上述の第１
実施形態のように構成される膜厚測定装置１の動作の一
例について説明する。まず、図２のフローチャートに示
すように参照情報を測定する。具体的には、ステップＳ
１１で薄膜が形成されていない参照基板Ｗ０が、操作者
による手動で、または、図示しない搬送機構を用いて自
動的に測定ステージ７上に載置される。

【００３１】次にステップＳ１２で波長切替手段２３の
円盤２４に形成された開口２４ｈがレンズ２２と視野絞
り２５の間に配置されるように、データ処理部６３から
の信号に基づいてモータ２６により円盤２４を回転駆動
する。この状態では、光源２１から発せられた白色光Ｌ
０が導光光学系３により基板Ｗ０上の測定領域ＭＡより
広い領域に照射される。測定領域ＭＡ内の所定位置Ｐ１
から反射した反射光Ｌ１は第１受光光学系４により各波
長ごとに分光されて第１受光素子４３まで導かれる。

【００３２】ステップＳ１３では、第１受光素子４３
は、各波長ごとの光量を示す情報、すなわち分光器の参
照情報Ｂ（λ）を分光器測定データ入力部６１を介して
データ処理部６３に送る。データ処理部６３は送られた
情報Ｂ（λ）をＲＡＭ内で記憶する。

【００３３】ステップＳ１４では、データ処理部６３か
らの信号に基づいて、波長切替手段２３のモータ２６に
より円盤２４を回転駆動して、レンズ２２と視野絞り２
５との間に、８つのフィルタＦ１からＦ８の内の一つの
フィルタを配置する。この状態では、フィルタを透過し
た特定波長λｆの光のみが導光光学系３により参照基板
Ｗ０上の測定領域ＭＡより広い領域に照射される。測定
領域ＭＡから反射した光Ｌ２は、第２受光光学系５によ
り第２受光素子５３の所定領域に照射され受光される。

【００３４】ステップＳ１５において、第２受光素子５
３は、特定波長λｆの光の光量を示す情報、すなわちカ
メラの参照情報Ｂ（ｉ，λｆ）（ｉは第２受光素子５３
内の受光素子の数（番号）を示す）をカメラ測定データ
入力部６２を介してデータ処理部６３にそれぞれ送る。
データ処理部６３は送られた情報Ｂ（ｉ，λｆ）をＲＡ
Ｍ内で記憶する。

【００３５】ステップＳ１６では、フィルタＦ１からフ
ィルタＦ８までの全てのフィルタについて処理したか否
かが判断される。全てのフィルタについて処理していな
いと判断したときは、ステップＳ１４からステップＳ１
５を繰り返す。全てのフィルタについて処理したと判断
したときは次のステップＳ１７に移る。

【００３６】ステップＳ１７では、測定ステージ７に載
置された参照基板Ｗ０の外側に設けられた反射防止面に
測定領域ＭＡが設定されるように測定ステージを図示し
ない駆動手段により水平方向に移動させる。上記の反射
防止面は対物レンズ３３の焦点面から上下にずれた位置
に配置され、反射防止加工が施された面である。この状
態では、第１受光素子４３および第２受光素子５３には
光が入射しない。

【００３７】ステップＳ１８では、第１受光素子４３の
各受光素子の暗電流の大きさを示す情報、すなわち分光
器の暗情報Ｄ（λ）が分光器測定データ入力部６１を介
してデータ処理部６３に送られる。また、第２受光素子
５３の暗電流の大きさを示す情報、すなわちカメラの暗
情報Ｄ（ｉ）がカメラ測定データ入力部６２を介してデ
ータ処理部６３に送られる。データ処理部６３に送られ
た暗情報Ｄ（λ）および暗情報Ｄ（ｉ）はＲＡＭ内に記
憶される。

【００３８】ステップＳ１８が終了すると参照基板Ｗ０
が測定ステージ７上から搬出されるとともに、測定ステ
ージ７が図３に示す膜厚測定動作が可能な位置まで移動
して図２のフローチャートに示す参照情報の測定動作が
完了する。上述のようにデータ処理部６３のＲＡＭ内に
記憶された分光器の参照情報Ｂ（λ）および暗情報Ｄ
（λ）、カメラの参照情報Ｂ（ｉ，λｆ）および暗情報
Ｄ（ｉ）は、後述の膜厚演算動作（図４）に用いる参照
情報（キャリブレーション情報）として参照される。

【００３９】次に図３に示すフローチャートを用いて膜
厚情報の測定動作について説明する。まず、ステップＳ
２１で膜厚を測定すべき基板（測定対象基板）Ｗの測定
領域ＭＡに形成された薄膜の単層膜、多層膜などの膜構
造と膜種を設定する。具体的には予めデータ処理部６３
内のＲＯＭに保存された複数の膜構造および膜種を図示
しないモニタなどの表示装置に表示して、この表示され
た情報の中から所望の膜構造および膜種を、操作者がキ
ーボードなどの入力装置を操作することによって選択指
定する。

【００４０】ステップＳ２１の操作を終えると指定され
た膜種に応じてモニタに薄膜の光学定数（波長λの関数
である反射率Ｎ（λ）、吸収係数Ｋ（λ）など）が表示
される。操作者はモニタに表示された光学定数を確認す
る（ステップＳ２２）。

【００４１】ステップＳ２３では、後述のステップＳ３
７（図４）において用いる膜厚演算範囲を設定する。具
体的には、ステップＳ２３で「±１０ｎｍ」と設定すれ
ば、後述する膜厚値ｄｓから±１０ｎｍの範囲内でステ
ップＳ３７が実行される。ステップＳ２４では、操作者
手動で、または、図示しない搬送機構を用いて自動的に
基板Ｗが測定ステージ７上に載置される。

【００４２】ステップＳ２５では、円盤２４に形成され
た開口２４ｈがレンズ２２と視野絞り２５の間に配置さ
れるように、データ処理部６３からの信号に基づいてモ
ータ２６により円盤２４を回転駆動する。この状態では
光源２１から発せられた白色光Ｌ０が導光光学系３によ
り基板Ｗ上の測定領域ＭＡより広い領域に照射される。
測定領域ＭＡ内の所定位置Ｐ１から反射した反射光Ｌ１
は第１受光光学系４により各波長ごとに分光されて第１
受光素子４３まで導かれる。

【００４３】ステップＳ２６では、第１受光素子４３が
各波長毎の光量を示す分光器の測定情報Ｓ（λ）を、分
光器測定データ入力部６１を介してデータ処理部６３に
送る。データ処理部６３は送られた測定情報Ｓ（λ）を
ＲＡＭ内に記憶する。

【００４４】ステップＳ２７では、データ処理部６３か
らの信号に基づいて、波長切替手段２３のモータ２６に
より円盤２４を回転駆動して、レンズ２２と視野絞り２
５との間に８つのフィルタＦ１からフィルタＦ８の内の
一つのフィルタを配置する。この状態では、フィルタを
透過した特定波長λｆ（波長λ１ないし波長λ８）の光
のみが導光光学系３により基板Ｗ上の測定領域ＭＡより
広い領域に照射される。測定領域ＭＡから反射した光Ｌ
２は、第２受光光学系５により第２受光素子５３の所定
領域に照射され受光される。

【００４５】ステップＳ２８において、第２受光素子５
３は、特定波長λｆの光の光量を示すカメラの測定情報
Ｓ（ｉ，λｆ）をカメラ測定データ入力部６２を介して
データ処理部６３にそれぞれ送る。データ処理部６３は
送られた測定情報Ｓ（ｉ，λｆ）をＲＡＭ内に記憶す
る。

【００４６】ステップＳ２９でフィルタＦ１からフィル
タＦ８までの全てのフィルタについて処理したか否かが
判断される。全てのフィルタについて処理していないと
判断したときは、ステップＳ２７からステップＳ２８を
繰り返す。全てのフィルタについて処理したと判断した
ときは図３のフローチャートに示す膜厚情報の測定動作
を完了する。

【００４７】次に図４に示すフローチャートを用いて膜
厚値演算動作について説明する。まず、ステップＳ３１
で、第１受光素子４３で受光された光Ｌ１の分光反射比
率、すなわち分光器データの分光反射比率Ｔ（λ）を算
出する。算出方法の一例として、上述のステップＳ１３
（図２）で得られた分光器の参照情報Ｂ（λ）およびス
テップＳ１８（図２）で得られた分光器の暗情報Ｄ
（λ）、ステップＳ２６（図３）で得られた分光器の測
定情報Ｓ（λ）を以下の数１に示す式に代入して分光反
射比率Ｔ（λ）を算出する方法がある。

【数１】

【００４８】ステップＳ３２では、分光器データによる
膜厚値ｄｓ、換言すれば所定位置Ｐ１における薄膜の膜
厚値ｄｓを算出する。膜厚値を算出する方法の一つとし
て、まず、ステップＳ３１で算出した分光反射比率Ｔ
（λ）から以下の数２に示す式により仮膜厚ｄａを算出
する。なお、この動作例では算出された分光反射比率Ｔ
（λ）から図９の実線で示すプロファイルが得られたも
のとする。以下に示す数２から数４の式において、波長
λ１および波長λ２は図９の実線に示すように分光反射
比率Ｔ（λ）のおおよその極値を示す波長であり、この
ときの薄膜の屈折率がｎ１、ｎ２である。また、これら
の波長の間に存在する極値の個数がＸである。

【数２】

【００４９】仮膜厚ｄａが求まると、この膜厚近傍（ｄ
ａ−α〜ｄａ＋α）を膜厚検査範囲とする。「ｄａ−
α」および「ｄａ＋α」の値は、適宜に設定しても良い
し以下の数３および数４の式から算出しても良い。

【数３】

【数４】

【００５０】上記の膜厚検査範囲（ｄａ−α〜ｄａ＋
α）において、理論計算により得られた膜厚ｄに対する
分光反射比率Ｒ（ｄ，λ）と実測により得られた分光反
射比率Ｔ（λ）とに基づいて正確な膜厚ｄｓを求める。
具体的には以下の数５の式により波長λが４００ｎｍか
ら８００ｎｍの範囲内における誤差平方和Ｅ（ｄ）を膜
厚検査範囲において例えば膜厚２ｎｍずつの計算ステッ
プでそれぞれ算出する。算出された複数のＥ（ｄ）から
カーブフィット法を用いて所定位置Ｐ１の正確な膜厚ｄ
ｓを算出する。すなわち複数のＥ（ｄ）に基づいて、横
軸を膜厚検査範囲とし、縦軸を誤差平方和Ｅ（ｄ）とし
たグラフを作成する。このグラフから２次曲線近似法を
用いて誤差平方和Ｅ（ｄ）の極小値Ｅ（ｄｓ）を求め、
この極小値Ｅ（ｄｓ）に対応する膜厚値を所定位置Ｐ１
の正確な膜厚ｄｓとする。

【数５】

【００５１】ステップＳ３３では、ステップＳ３２で求
めた極小値Ｅ（ｄｓ）とデータ処理部６３内のＲＯＭに
予め保存された規定値とを比較する。この比較により極
小値Ｅ（ｄｓ）が規定値より大きいときに「ＮＧ」とデ
ータ処理部６３が判定し、測定エラーとして膜厚測定処
理を中断して異常原因を調査する。上記比較により極小
値Ｅ（ｄｓ）が規定値より小さいときに「ＯＫ」とデー
タ処理部６３が判定しステップＳ３４に移る。

【００５２】ステップＳ３４では、第２受光素子５３の
各受光素子によって特定波長λｆごとにそれぞれ受光さ
れた光Ｌ２についての分光反射比率、すなわちカメラデ
ータの分光反射比率Ｔ（ｉ，λｆ）を算出する。算出方
法の一例として上述のステップＳ１５（図２）で得られ
たカメラの参照情報Ｂ（ｉ，λｆ）およびステップＳ１
８（図２）で得られたカメラの暗情報Ｄ（ｉ）、ステッ
プＳ２８（図３）で得られたカメラの測定情報Ｓ（ｉ，
λｆ）を以下の数６に示す式に代入して分光反射比率Ｔ
（ｉ，λｆ）を算出する方法がある。

【数６】

【００５３】ステップＳ３５では、図５に示すように第
２受光素子５３内の所定位置Ｐ１に対応する受光素子
（ｉ＝１）での膜厚値ｄ（ｉ＝１）をステップＳ３２で
求めた膜厚値ｄｓ（例えば２５０ｎｍ）に設定する。

【００５４】ステップＳ３６では、第２受光素子５３に
おいて図５に示すように受光素子（ｉ＝１）周辺の受光
素子（ｉ＝２〜９）を第１膜厚演算領域として設定す
る。後述のステップＳ３９に続く次の処理のときには受
光素子（ｉ＝２〜９）の外側に隣接する受光素子（ｉ＝
１０〜２５）を第２膜厚演算領域として設定する。ここ
では、第１膜厚演算領域および第２膜厚演算領域は各受
光素子が隣接する領域に設定されているが隣接している
ことに限定されない。例えば、所定位置Ｐ１の近傍領域
に対応する受光素子を第１膜厚演算領域と設定して、第
１膜厚演算領域の近傍領域に対応する受光素子を第２膜
厚演算領域と設定しても良い。

【００５５】ステップＳ３７では、ステップＳ３６で設
定された膜厚演算領域における薄膜の膜厚値ｄｉを各受
光素子ごとに算出する。例えば第１膜厚演算領域（受光
素子（ｉ＝２〜９））が膜厚演算領域のときには、ステ
ップＳ３５で設定された所定位置Ｐ１（受光素子（ｉ＝
１））の膜厚値ｄｓ（２５０ｎｍ）とステップＳ２３で
設定された膜厚演算範囲「±１０ｎｍ」とから膜厚検査
範囲を「２５０ｎｍ±１０ｎｍ」と設定する。この膜厚
検査範囲（２４０ｎｍ〜２６０ｎｍ）において、理論計
算により得られた膜厚ｄに対する分光反射比率Ｒ（ｄ，
λｆ）と実測により得られた分光反射比率Ｔ（ｉ，λ
ｆ）とに基づいて正確な膜厚ｄｉを算出する。例えば、
以下の数７の式により各受光素子により得られた分光反
射比率Ｔ（ｉ，λｆ）ごとの誤差平方和Ｅ（ｉ，ｄ）を
膜厚検査範囲において例えば膜厚２ｎｍずつの計算ステ
ップでそれぞれ算出する。算出された複数のＥ（ｉ，
ｄ）からカーブフィット法を用いて測定領域ＭＡ内の任
意位置の正確な膜厚ｄｉを算出する。すなわち複数のＥ
（ｉ，ｄ）に基づいて、横軸を膜厚検査範囲とし、縦軸
を誤差平方和Ｅ（ｉ，ｄ）としたグラフを作成する。こ
のグラフから２次曲線近似法を用いて誤差平方和Ｅ
（ｉ，ｄ）の極小値Ｅ（ｄｉ）を求め、この極小値Ｅ
（ｄｉ）に対応する膜厚値を膜厚値ｄｉとする。

【数７】

【００５６】ステップＳ３７における膜厚演算領域が第
２膜厚演算領域（受光素子（ｉ＝１０〜２５））のとき
は第１膜厚演算領域の内側に隣接する第１膜厚演算領域
（受光素子（ｉ＝２〜９））における膜厚値ｄ（ｉ＝２
〜９）から膜厚検査範囲を「膜厚値ｄ（ｉ＝２〜９）±
１０ｎｍ」と設定して上述と同様に膜厚値ｄ（ｉ＝２
４）を算出する。例えば第２膜厚演算領域内の受光素子
（ｉ＝２４）に対応する位置の膜厚値ｄ（ｉ＝２４）を
算出する場合、膜厚検査範囲を受光素子（ｉ＝２４）の
内側に隣接する第１膜厚演算領域内の受光素子（ｉ＝
９）の膜厚値ｄ（ｉ＝９）から膜厚検査範囲を「膜厚値
ｄ（ｉ＝９）±１０ｎｍ」と設定し、上述と同様に膜厚
値ｄ（ｉ＝２４）を算出する。膜厚演算領域の角部に位
置する例えば膜厚値ｄ（ｉ＝１０）を算出するときには
その対角線上の内側にある膜厚値ｄ（ｉ＝２）に基づい
て膜厚検査範囲を設定すれば良い。

【００５７】ステップＳ３８では、データ処理部６３に
よりステップＳ３７で算出した極小値Ｅ（ｄｉ）とデー
タ処理部６３内のＲＯＭに予め記憶された規定値とが比
較される。そして、極小値Ｅ（ｄｉ）が規定値以上のと
きには、膜厚値ｄｉは測定エラーと判断されて、後に解
析する場合に識別が容易な膜厚値（例えば０（ゼロ））
に置き換えられる。例えば、受光素子（ｉ＝９）による
極小値Ｅ（ｄ（ｉ＝９））が規定値以上と判断される
と、膜厚値ｄ（ｉ＝９）は「０」と設定される。この場
合、ステップＳ３７では受光素子（ｉ＝９）の外側に隣
接する受光素子（ｉ＝２４）による膜厚値ｄ（ｉ＝２
４）を算出するときに膜厚値ｄ（ｉ＝９）に基づく膜厚
検査範囲（０±１０ｎｍ）は用いずに、受光素子（ｉ＝
９）に隣接する受光素子（ｉ＝２）または受光素子（ｉ
＝８）からの光量データに基づき正確に算出された、す
なわち「０」に置き換えられていない膜厚値ｄ（ｉ＝
２）または膜厚値ｄ（ｉ＝８）から膜厚検査範囲が設定
される。

【００５８】ステップＳ３９では、全ての膜厚演算領域
について膜厚値ｄｉが算出されたか否かがデータ処理部
６３により判断される。例えば、測定領域ＭＡ内、また
は測定領域ＭＡに含まれる所定領域内に対応する第２受
光素子５３内の全ての受光素子について膜厚値ｄｉが算
出されたか否かが判断される。ステップＳ３９で膜厚値
ｄｉが算出されていない膜厚演算領域が残っていると判
断された場合は、ステップＳ３６からステップＳ３８の
処理が繰り返される。全ての膜厚演算領域について膜厚
値ｄｉが算出されたと判断された場合は膜厚値の演算処
理動作が完了する。このように完了した後で、測定ステ
ージ７を移動させて、他の測定領域ＭＡについて図３、
図４のフローチャートに示す処理を繰り返しても良い。

【００５９】＜第１実施形態と従来装置との比較＞上述
の動作例により測定領域ＭＡ内の任意位置の膜厚値ｄｉ
が２５５ｎｍと算出されたと仮定して従来の波長選択式
の膜厚測定装置と比較する。図９には膜厚が２５５ｎｍ
のときのプロファイルが点線で示されている。図９にお
いて一点鎖線（膜厚が５００ｎｍ）と点線とは点ｂ１な
いし点ｂ４で交わっている。波長切替手段２３で切り替
えられる特定波長λｆが点ｂ１ないし点ｂ４に対応する
波長であるときに、従来の波長選択式の膜厚測定装置で
は膜厚検査範囲の初期設定を誤ると膜厚値が５００ｎｍ
であると間違える可能性がある。しかしながら、上述の
第１実施形態によれば、予め算出した正確な膜厚値ｄｓ
（２５０ｎｍ）から膜厚検査範囲を２４０ｎｍから２６
０ｎｍの範囲内と設定するので、正確な膜厚値ｄｉ（２
５５ｎｍ）を得ることができる。従来の波長選択式の膜
厚測定装置においてフィルタ数を多くして測定領域ＭＡ
に照射する光の波長を増やせば上述のように膜厚値を間
違える可能性は低くなるが、上述の第１実施形態の膜厚
測定装置によれば少ないフィルタ数でも正確な膜厚値ｄ
ｉを得ることができる。

【００６０】また、基板Ｗ上に薄膜が積層形成された多
層膜の各波長に対する分光反射比率のプロファイルは図
９に示す単層膜のプロファイルよりも極値の個数Ｘが多
く複雑であり、その結果、正しい膜厚値の近くに多くの
近似値（間違った膜厚値）が存在することとなる。この
ような多層膜の各膜厚値を従来の波長選択式の膜厚測定
装置によって測定すると、膜厚検査範囲を広く初期設定
した際には膜厚検査範囲内に正しい膜厚値と近似値とが
含まれたり、膜厚検査範囲を狭く初期設定した際にはこ
の初期設定を誤ったりして、測定ミスが発生する可能性
が高くなる。しかしながら、上述の第１実施形態の膜厚
測定装置によれば、所定位置Ｐ１における多層膜の各膜
厚値ｄｓを正確に測定した後、これらの各膜厚値ｄｓに
基づいて正しい膜厚検査範囲を設定することができて、
少ないフィルタ数でも測定領域ＭＡにおける各薄膜の膜
厚分布を正確に求めることができる。

【００６１】＜第１実施形態の用途例＞上述の第１実施
形態による膜厚測定装置１は、次のような膜厚測定にお
いて特に好適に利用できる。図６に示すように中央滴下
スピンコート法により基板Ｗの表面にフォトレジスト膜
（薄膜）を形成する際に、スピン処理の初期段階で基板
Ｗの中央に滴下されたフォトレジスト液が、放射状に角
を形成するように広がる。このようにフォトレジスト液
が広がるために、形成されたフォトレジスト膜に点線で
示すように放射状の膜厚分布が生じるストライエーショ
ンという現象が発生する。このストライエーションに起
因するフォトレジスト膜の膜厚変動が許容範囲であるか
否かを判断する際に膜厚測定装置１は好適に利用でき
る。上記の膜厚変動は比較的緩やかであるので、膜厚測
定装置１により所定位置Ｐ１の膜厚値ｄｓを求めた後、
この膜厚値ｄｓに基づいて測定領域ＭＡ内のレジスト膜
の膜厚分布を正確に求めることができる。

【００６２】また、図７は基板Ｗの全面に形成されたフ
ォトレジスト膜（薄膜）ＲＦを基板Ｗの周辺領域におい
て除去した状態を示す。フォトレジスト膜が除去された
境界線部分では、フォトレジスト膜ＲＦが盛り上がる場
合がある。この盛り上がり具合が許容範囲内であるか否
かを判断する際に膜厚測定装置１は好適に利用できる。
膜厚測定装置１により所定位置Ｐ１の膜厚値ｄｓを求め
た後、この膜厚値ｄｓに基づいて測定領域ＭＡ内の膜厚
分布、すなわち盛り上がり具合を正確に求めることがで
きる。

【００６３】＜他の動作例＞上述の動作例においては、
膜厚演算領域を受光素子（ｉ＝１）を中心にして段階的
に広げるように設定するが、この設定方法に限定されな
い。例えば測定領域ＭＡ内において膜厚変動の小さいと
予想される領域を膜厚演算領域としても良い。例えば図
８に示すように測定領域ＭＡ内において薄膜の積層状態
（単層膜または多層膜の積層数など）や膜種などの薄膜
構造が同一である領域ＰＴにおける膜厚値ｄｉは、所定
位置Ｐ１の膜厚値ｄｓと大きく異なる可能性は小さいの
で領域ＰＴを膜厚演算領域として膜厚値ｄｉを算出して
も良い。この領域ＰＴはその座標位置を初期設定値とし
てデータ処理部６３のＲＯＭ内に記憶させておいても良
いし、画像処理により領域ＰＴの座標位置を特定しても
良い。

【００６４】上述の第１実施形態の動作例では、まず所
定位置Ｐ１の膜厚値ｄｓを求めて、この膜厚値ｄｓに基
づいて測定領域ＭＡ内の膜厚分布を求めているが、この
動作に限定されない。例えば、薄膜が単層膜でその膜厚
変動が緩やかであるときなど膜厚検査範囲の初期設定を
誤る可能性が低い場合には、所定位置Ｐ１の膜厚値ｄｓ
を算出せずに、初期設定された膜厚検査範囲に基づいて
測定領域ＭＡ内の膜厚分布を算出しても良い。そして、
より正確に膜厚値を測定すべき位置については、この位
置を所定位置Ｐ１として上述のように膜厚値ｄｓを求め
ても良い。

【００６５】＜第２実施形態＞次にこの発明の第２実施
形態について説明する。第１実施形態において図１に示
すように波長切替手段２３は光源部２に設けられる。第
２実施形態では、光源部２に波長切替手段２３を設けず
に、第２受光光学系５の光路上に波長切替手段２３ｂを
配置する。より具体的には図１に点線で示すようにレン
ズ５２と第２受光素子５３との間に波長切替手段２３ｂ
を設ける。波長切替手段２３ｂはその配置位置が第１実
施形態の波長切替手段２３と異なるだけでその構成は波
長切替手段２３同じである。この第２実施形態において
は、測定領域ＭＡには光源部２から白色光が常に照射さ
れる。そして、波長切替手段２３ｂによって、第２受光
素子５３が受光する光の波長が特定波長λｆ（波長λ１
ないし波長λ８）に選択的に切り替えられる。その他の
構成および測定動作については第１実施形態と同様であ
るので詳細な説明は省略する。

【００６６】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、請求項１また
は請求項２に係る発明によれば、第１膜厚測定部によっ
て所定位置における薄膜の膜厚が正確に測定できるとと
もに、第２膜厚測定部によって所定領域における薄膜の
膜厚分布が測定できる。

【００６７】請求項３に係る発明によれば、第１膜厚測
定部による測定結果に基づいて第２膜厚測定部による測
定が実行されるので、所定領域における膜厚分布をより
正確に測定することができる。

【００６８】請求項４に係る発明によれば、正確に膜厚
が測定された所定位置の周辺領域が所定領域とされるの
で、所定領域内の膜厚分布をより正確に求めることがで
きる。

【００６９】請求項５に係る発明によれば、薄膜構造が
同一である領域について正確に膜厚分布を測定できる。

【００７０】請求項６または請求項７に係る発明によれ
ば、第１膜厚測定工程で求めた膜厚に基づいて所定領域
における膜厚分布が求められるので、膜厚検査範囲の誤
りに起因する測定ミスを防止できて膜厚分布を正確に求
めることができる。

【００７１】請求項８に係る発明によれば、膜厚検査範
囲が第１膜厚測定工程で求めた膜厚に基づいて設定され
るので、膜厚検査範囲の誤りに起因する測定ミスを確実
に防止することができる。

【００７２】請求項９に係る発明によれば、所定位置の
近傍領域が第１膜厚演算領域に設定され、第１膜厚演算
領域における膜厚検査範囲が第１膜厚測定工程で求めた
所定位置の膜厚に基づいて設定されるので、第１膜厚演
算領域の膜厚分布を正確に求めることができる。

【００７３】請求項１０に係る発明によれば、第１膜厚
演算領域の近傍領域が第２膜厚演算領域に設定され、第
２膜厚演算領域における膜厚検査範囲が第１膜厚演算領
域の膜厚値に基づいて設定されるので、第２膜厚演算領
域の膜厚分布を正確に求めることができる。

【００７４】請求項１１に係る発明によれば、薄膜構造
が同一である領域における膜厚分布を正確に求めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態および第２実施形態の
構成を示す模式図である。

【図２】第１実施形態の参照情報測定動作のフローチャ
ートを示す図である。

【図３】第１実施形態の膜厚情報測定動作のフローチャ
ートを示す図である。

【図４】第１実施形態の膜厚値演算動作のフローチャー
トを示す図である。

【図５】膜厚演算領域を説明するための図である。

【図６】測定対象基板の一例を示す平面図である。

【図７】他の測定対象基板を示す平面図である。

【図８】さらに別の測定対象基板を示す断面図である。

【図９】光の波長に対する各薄膜の分光反射比率のプロ
ファイルを示す図である。

【符号の説明】

１ 膜厚測定装置 ２ 光源部 ２３、２３ｂ 波長切替手段 ３ 導光光学系 ４ 第１受光光学系 ４３ 第１受光素子 ５ 第２受光光学系 ６ 制御部 ７ 測定ステージ Ｗ，Ｗ０ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA30 AA55 BB01 BB03 CC17 CC25 CC31 FF48 FF51 GG02 GG22 GG23 GG24 HH13 JJ02 JJ03 JJ05 JJ09 JJ25 JJ26 LL00 LL04 LL22 LL30 LL42 LL67 PP12 QQ03 QQ17 QQ23 QQ25 QQ26 QQ27 QQ29 QQ41 TT02 4M106 AA01 AA20 BA04 BA20 CA48 CA50 DB02 DB03 DB12 DB13 DB15 DB18 DH12 DH31 DH38 DH39 DH50

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された薄膜の膜厚を測定す
   る膜厚測定装置において、 白色光を基板上の所定位置に照射する光学系と、所定位
   置から反射した反射光を所定の波長ごとに分光する分光
   手段と、分光手段で分光された光をそれぞれ受光する第
   １受光手段とを有し、第１受光手段による検出結果に基
   づいて所定位置における薄膜の膜厚を求める第１膜厚測
   定部と、 互いに波長が異なる複数の光を基板上の所定領域に順次
   照射する照射手段と、２次元に配列された複数の受光素
   子からなる第２受光手段と、基板上の所定領域から反射
   した反射光を第２受光手段に一括して導く光学系とを有
   し、第２受光手段による検出結果に基づいて所定領域に
   おける薄膜の膜厚分布を求める第２膜厚測定部と、を備
   えることを特徴とする膜厚測定装置。
2. 【請求項２】 基板上に形成された薄膜の膜厚を測定す
   る膜厚測定装置において、 白色光を基板上の所定位置に照射する光学系と、所定位
   置から反射した反射光を所定の波長ごとに分光する分光
   手段と、分光手段で分光された光をそれぞれ受光する第
   １受光手段とを有し、第１受光手段による検出結果に基
   づいて所定位置における薄膜の膜厚を求める第１膜厚測
   定部と、 白色光を基板上の所定領域に順次照射する照射手段と、
   ２次元に配列された複数の受光素子からなる第２受光手
   段と、所定領域から反射した反射光を第２受光手段に向
   けて一括して導く光学系と、この光学系により導かれる
   光から互いに波長が異なる複数の光のみを順次選択する
   波長選択手段とを有し、第２受光手段による検出結果に
   基づいて所定領域における薄膜の膜厚分布を求める第２
   膜厚測定部と、を備えることを特徴とする膜厚測定装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の膜厚測
   定装置において、 第２膜厚測定部は、第１膜厚測定部により求められた所
   定位置における薄膜の膜厚に基づいて、所定領域におけ
   る薄膜の膜厚を求めることを特徴とする膜厚測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の膜厚測定装置におい
   て、所定位置が所定領域内に設定されていることを特徴
   とする膜厚測定装置。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の膜厚測
   定装置において、所定領域は薄膜構造が同一である領域
   に設定されていることを特徴とする膜厚測定装置。
6. 【請求項６】 基板上に形成された薄膜の膜厚を測定す
   る膜厚測定方法において、 白色光が照射された基板上の所定位置から反射した反射
   光を分光した後、分光された光を第１受光手段によりそ
   れぞれ受光し、この第１受光手段による検出結果に基づ
   いて所定位置における薄膜の膜厚を求める第１膜厚測定
   工程と、 互いに波長が異なる複数の光が順次照射された基板上の
   所定領域から反射した反射光を第２受光手段で一括して
   受光して、この第２受光手段による検出結果および第１
   膜厚測定工程で求めた所定位置の膜厚に基づいて所定領
   域における薄膜の膜厚分布を求める第２膜厚測定工程
   と、を含むことを特徴とする膜厚測定方法。
7. 【請求項７】 基板上に形成された薄膜の膜厚を測定す
   る膜厚測定方法において、 白色光が照射された基板上の所定位置から反射した反射
   光を分光した後、分光された光を第１受光手段によりそ
   れぞれ受光し、この第１受光手段の検出結果に基づいて
   所定位置における薄膜の膜厚を求める第１膜厚測定工程
   と、 白色光が照射された基板上の所定領域から反射した光か
   ら互いに波長が異なる複数の光を順次選択した後に第２
   受光手段により一括して受光して、この第２受光手段に
   よる検出結果および第１膜厚測定工程で求めた所定位置
   の膜厚に基づいて所定領域における薄膜の膜厚分布を求
   める第２膜厚測定工程と、を含むことを特徴とする膜厚
   測定方法。
8. 【請求項８】 第２膜厚測定工程において、第１膜厚測
   定工程で求めた膜厚に基づいて膜厚検査範囲が設定さ
   れ、この膜厚検査範囲に基づいて所定領域における薄膜
   の膜厚分布が求められることを特徴とする請求項６また
   は請求項７に記載の膜厚測定方法。
9. 【請求項９】 第２膜厚測定工程において、前記所定位
   置の近傍領域が第１膜厚演算領域に設定され、第１膜厚
   演算領域における膜厚検査範囲が第１膜厚測定工程で求
   めた所定位置の膜厚に基づいて設定されることを特徴と
   する請求項８に記載の膜厚測定方法。
10. 【請求項１０】 第２膜厚測定工程において、第１膜厚
    演算領域の近傍領域が第２膜厚演算領域に設定され、第
    ２膜厚演算領域における膜厚検査範囲が第１膜厚演算領
    域の膜厚に基づいて設定されることを特徴とする請求項
    ９に記載の膜厚測定方法。
11. 【請求項１１】 請求項６または請求項７に記載の膜厚
    測定方法において、前記所定領域は薄膜構造が同一であ
    る領域に設定されていることを特徴とする膜厚測定方
    法。