JP2006071316A - Film thickness acquiring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は膜厚取得方法に関するものであり、例えば、液晶表示装置等の製造工程において、平板上に薄膜を塗布する際に、塗布した薄膜の膜厚の分布を簡単な装置で高速に得るための構成に特徴のある膜厚取得方法に関するものである。 The present invention relates to a film thickness acquisition method. For example, when a thin film is applied on a flat plate in a manufacturing process of a liquid crystal display device or the like, the distribution of the applied thin film thickness can be obtained at high speed with a simple apparatus. The present invention relates to a method for obtaining a film thickness characteristic of the structure.
液晶表示装置等の製造工程においては、フォトレジストの塗布工程或いは反射防止膜の成膜工程等の多数の薄膜の形成工程を必要としているが、このような薄膜の形成工程においては、薄膜の膜厚を均一にする必要があり、特に、液晶パネルが大型化するにともなって、製造歩留りを高めるためにはより一層の面内均一化が必要になっている。 In the manufacturing process of a liquid crystal display device or the like, a number of thin film forming processes such as a photoresist coating process or an antireflection film forming process are required. In such a thin film forming process, a thin film film is required. It is necessary to make the thickness uniform, and in particular, as the liquid crystal panel becomes larger, further in-plane uniformity is required to increase the manufacturing yield.
従来、この様な薄膜の膜厚を非接触で測定する方法としては、干渉による偏光の変化を用いるタイプと、干渉による分光反射率の変化を用いるものなどが知られている。 Conventionally, as a method for measuring the thickness of such a thin film in a non-contact manner, a type using a change in polarization due to interference and a method using a change in spectral reflectance due to interference are known.
このうち、干渉による偏光の変化を用いるタイプとしては、エリプソメータがあり、このエリプソメータは、入射光と反射光の偏光の変化を測定して解析し、膜厚、光学定数、物質特性などを測定する装置である。
この測定で得られるデータは多岐に渡ること、複雑な構成の膜などの測定も可能であることなどの特徴があるが、装置は一般に高価である。
Among these types, an ellipsometer is a type that uses a change in polarization due to interference. This ellipsometer measures and analyzes changes in polarization of incident light and reflected light, and measures film thickness, optical constants, material properties, and the like. Device.
The data obtained by this measurement has various features such as the ability to measure a film having a complicated structure, but the apparatus is generally expensive.
一方、分光反射率を利用した膜厚計は、白色光を薄膜で反射させると、干渉のために波長によって反射強度が変動する分光反射率が得られる。
これを分光器で測定して得られた波形とのフィッティングや極大・極小解析により膜厚や光学定数を測定することができる。
On the other hand, the film thickness meter using the spectral reflectance, when white light is reflected by a thin film, provides a spectral reflectance whose reflection intensity varies depending on the wavelength due to interference.
The film thickness and optical constant can be measured by fitting with a waveform obtained by measuring this with a spectroscope or by maximal / minimal analysis.
また、反射光の色度を用いて色材層の厚さを測定する方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この提案においては、色材層そのものが持つ色が、厚さが増すにつれて変化して見えることを利用したものである。
This proposal uses the fact that the color of the color material layer itself appears to change as the thickness increases.
しかしながら、前記した従来での膜厚検査技術は、基本的に同時には局所的な1点の膜厚を測定することしかできないという問題があり、基板面内の膜厚分布を測定するためには多大の時間を要するという問題がある。 However, the conventional film thickness inspection technique described above has a problem that basically only a local film thickness can be measured at the same time. In order to measure the film thickness distribution in the substrate surface, There is a problem that it takes a lot of time.
また、エリプソメータにせよ、分光器を用いた膜厚計にせよ、測定器部分が高価で大掛かりなため、測定器をアレイ状に配置して同時に広い面積を測定するというアプローチをとることも現実的には困難である。 Also, whether it is an ellipsometer or a film thickness meter using a spectroscope, the measuring instrument part is expensive and large, so it is realistic to arrange the measuring instruments in an array and measure a wide area at the same time. It is difficult.
そのため、広い面積の膜厚分布を取得するためには、測定器を測定対象物に沿って走査することが必要となるが、液晶パネルなどを高い解像度で膜厚分布測定を行おうとすれば、多大な時間を要することになる。
特に、液晶パネルの大画面化に伴って測定に要する時間が大幅に増大することになる。
Therefore, in order to obtain a film thickness distribution over a wide area, it is necessary to scan the measuring instrument along the object to be measured. It will take a lot of time.
In particular, the time required for measurement greatly increases as the liquid crystal panel becomes larger.
また、上記の特許文献1における提案は、薄膜における干渉による着色を利用したものではないので数十μm〜数μmのオーダーの膜厚の測定を対象とするものであり、サブミクロンオーダーの透明薄膜の膜厚を数%以上の精度で測定することができないという問題がある。
The proposal in the above-mentioned
そこで、本発明者は、波長の分布が広範囲にわたる光源からの照射光を測定対象物である基板上に設けた被膜に入射させ、被膜からの干渉を起こした反射光を受光装置により測定し、測定した反射光の波長毎に干渉光の強度が極大,極小をとる膜厚が異なることによる干渉光の色の変化をXYZ表色系の色度を基準として検出することによって被膜の膜厚を取得することを提案している(特願2000−073222号参照)。 Therefore, the present inventor makes the irradiation light from the light source having a wide wavelength distribution incident on the film provided on the substrate which is the measurement object, and measures the reflected light causing interference from the film by the light receiving device, The film thickness of the coating can be determined by detecting the change in the color of the interference light due to the difference in the thickness of the interference light having the maximum and minimum values for each measured reflected light wavelength, based on the chromaticity of the XYZ color system. It has been proposed to obtain (see Japanese Patent Application No. 2000-072222).
しかし、CCDカメラ等で取得するR,G,Bがカメラ固有の色空間を表す系であるのに対して、XYZ表色系は現実の色を表す系であり、変換する際に1:1に対応しておらず、使い勝手があまり良くないという問題がある。 However, R, G, and B acquired by a CCD camera or the like is a system that represents a color space unique to the camera, whereas the XYZ color system is a system that represents an actual color and is 1: 1 when converted. There is a problem that it is not easy to use.
したがって、本発明は、受光装置固有の色空間を表す系に対して対応性を良好にするとともに、簡単な構成により平板上に設けた薄膜の膜厚の面内分布を高速に取得することを目的とする。 Therefore, the present invention improves the compatibility with the system representing the color space unique to the light receiving device and obtains the in-plane distribution of the film thickness of the thin film provided on the flat plate with a simple configuration at high speed. Objective.
図1は、本発明の原理的構成を表す膜厚と色相の相関を示す概念図であり、ここで、図1を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1参照
(1)上記の目的を達成するため、本発明は、膜厚取得方法において、波長の分布が広範囲にわたる光源からの照射光を測定対象物である基板上に設けた被膜に入射させ、被膜からの干渉を起こした反射光を受光装置により測定し、測定した反射光の波長毎に干渉光の強度が極大,極小をとる膜厚が異なることによる干渉光の色の変化を、NTSC規格で定義される色相を基準として検出することによって被膜の膜厚を取得することを特徴とする。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the correlation between film thickness and hue representing the basic configuration of the present invention. Here, means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
See FIG. 1. (1) In order to achieve the above object, according to the present invention, in the film thickness acquisition method, irradiation light from a light source having a wide wavelength distribution is incident on a film provided on a substrate as a measurement object. Then, the reflected light causing interference from the coating is measured by a light receiving device, and the color change of the interference light due to the difference in the thickness of the interference light is maximized and minimized for each wavelength of the measured reflected light. The film thickness of the film is obtained by detecting the hue defined by the standard as a reference.
従来のように、膜厚の変化を波長依存性や偏光状態の変化として捉えるのではなく、NTSC規格に基づく色相Hを用いて色の変化として捉えることにより、受光装置は光の色合いの変化を取得するだけで良いので装置構成が簡素化され、且つ、測定の高速化が可能になる。 Instead of capturing the change in film thickness as a change in wavelength dependency or polarization state as in the past, the light receiving device detects the change in the hue of light by using the hue H based on the NTSC standard as a color change. Since only the acquisition is required, the apparatus configuration is simplified and the measurement speed can be increased.
この場合、図1に示すように、連続的な波長を持った光源下で、特定の入射角の条件において膜厚が変化するにつれて、色相は0°〜360°の間を変化するため、色相を取得することによって膜厚に換算することが可能になる。 In this case, as shown in FIG. 1, the hue changes between 0 ° and 360 ° as the film thickness changes under the condition of a specific incident angle under a light source having a continuous wavelength. Can be converted into a film thickness.
また、薄膜における反射光の波長毎の干渉光の強度の変化による色合いの変化を利用しているので、無色の膜の膜厚の測定も可能になり、且つ、サブミクロンオーダの膜厚を数%の精度で測定することが可能になる。 In addition, since the change in hue due to the change in the intensity of the interference light for each wavelength of reflected light in the thin film is used, it is possible to measure the thickness of the colorless film, and the thickness of the submicron order is several. % Accuracy can be measured.
(2)また、本発明は、膜厚取得方法において、波長の分布が広範囲にわたる光源からの照射光を測定対象物である基板上に設けた被膜に入射させ、被膜からの干渉を起こした反射光を受光装置により測定し、測定した反射光の波長毎に干渉光の強度が極大,極小をとる膜厚が異なることによる干渉光の色の変化を、HSV表色方式、HSL表色方式、或いは、HSB表色方式のいずれかの表色方式の色相を基準として検出することによって被膜の膜厚を取得することを特徴とする。 (2) Further, according to the present invention, in the film thickness acquisition method, the reflected light caused the interference from the coating by causing the irradiation light from the light source having a wide wavelength distribution to enter the coating provided on the substrate as the measurement object. The light is measured by the light receiving device, and the change in the color of the interference light due to the difference in the film thickness at which the intensity of the interference light is maximized and minimized for each wavelength of the reflected light is measured using the HSV color system, the HSL color system, Alternatively, it is characterized in that the film thickness of the coating is obtained by detecting the hue of any one of the HSB color schemes as a reference.
このように、NTSC規格に基づく色相Hの代わりに、HSV表色方式、HSL表色方式、或いは、HSB表色方式のいずれかの表色方式の色相Hを基準にしても良いものである。
なお、各方式における色相Hは、色相環に配置する色が異なることを除けば、実質的には等価な関係にあるので、同様の精度を得ることができる。
In this way, instead of the hue H based on the NTSC standard, the hue H of any one of the HSV color system, the HSL color system, or the HSB color system may be used as a reference.
Since the hue H in each method is substantially equivalent except that the colors arranged in the hue circle are different, the same accuracy can be obtained.
(3)また、本発明は、膜厚取得方法において、波長の分布が広範囲にわたる光源からの照射光を測定対象物である基板上に設けた被膜に入射させ、被膜からの干渉を起こした反射光を受光装置により測定し、測定した反射光の波長毎に干渉光の強度が極大,極小をとる膜厚が異なることによる干渉光の色の変化を、LUV表色系のu’とv’またはLAB表色系のa* とb* を基準として検出することによって被膜の膜厚を取得することを特徴とする。 (3) Further, according to the present invention, in the method for obtaining a film thickness, the irradiation light from a light source having a wide wavelength distribution is incident on a film provided on a substrate as a measurement object, and the reflection caused interference from the film. The light is measured by the light receiving device, and the change in the color of the interference light due to the difference in the film thickness at which the intensity of the interference light is maximized and minimized for each wavelength of the measured reflected light is represented by u ′ and v ′ in the LUV color system. Alternatively, the film thickness of the coating is obtained by detecting a * and b * in the LAB color system.
このように、NTSC規格に基づく色相Hの代わりに、LUV表色系のu’とv’またはLAB表色系のa* とb* を基準にしても良いものである。
このLUV表色系或いはLAB表色系は、現実の色を表す系であるので、受光装置として、輝度計等の光を色を直接計測するタイプの機器を用いた場合に有効となる。
As described above, instead of the hue H based on the NTSC standard, u ′ and v ′ of the LUV color system or a * and b * of the LAB color system may be used as a reference.
Since this LUV color system or LAB color system is a system representing an actual color, it is effective when a device such as a luminance meter or the like that directly measures the color is used as the light receiving device.
(4)また、本発明は、上記(1)乃至(3)のいずれかにおいて、受光装置として、エリアセンサタイプのイメージセンサを用いて、薄膜の膜厚の2次元分布を得ることを特徴とする。 (4) Moreover, the present invention is characterized in that, in any one of the above (1) to (3), a two-dimensional distribution of the film thickness of the thin film is obtained using an area sensor type image sensor as the light receiving device. To do.
このように、受光装置としてエリアセンサタイプのイメージセンサを用い、イメージセンサの各ピクセルを個々の受光素子として使うことによって、大面積の2次元膜厚分布を高速に取得することが可能になる。
なお、この場合、イメージセンサは、CCD型、CMOS型、或いは、MOS型のいずれでも良いものである。
Thus, by using an area sensor type image sensor as the light receiving device and using each pixel of the image sensor as an individual light receiving element, it is possible to obtain a large area two-dimensional film thickness distribution at high speed.
In this case, the image sensor may be any of a CCD type, a CMOS type, or a MOS type.
(5)また、本発明は、上記(4)において、受光装置により、R,G,B毎の画像を取得することを特徴とする。 (5) Further, in the above (4), the present invention is characterized in that an image for each of R, G, and B is acquired by the light receiving device.
このように、受光装置により、R,G,B毎の画像を取得することによって、RGB値をNTSC規格の色相H,輝度Y,彩度S、或いは、HSV表色方式又はHSB表色方式色相H,彩度S,明度V(Value)又はB(Brightness)Y、或いは、HSL表色方式の色相H,彩度S,明度L(Lightness)、或いは、LUV表色系の明度L(Lightness)、u’,v’、或いは、LAB表色系の明度L(Lightness),a* (赤−緑軸),b* (黄−青軸)に変換し、このうち色あいの指標である各色相H、或いは、u’とv’、或いは、a* とb* を用いれば良い。 In this way, by obtaining an image for each of R, G, and B by the light receiving device, the RGB value can be converted to the NTSC standard hue H, luminance Y, saturation S, or HSV color system or HSB color system color. H, saturation S, brightness V (Value) or B (Brightness) Y, or hue H, saturation S, brightness L (Lightness) of the HSL color system, or lightness L (Lightness) of the LUV color system , U ′, v ′, or lightness L (Lightness), a * (red-green axis), b * (yellow-blue axis) of the LAB color system, each hue being an index of hue H, u ′ and v ′, or a * and b * may be used.
本発明によれば、一般的なCCD型やCMOS型のエリアセンサ型のイメージセンサを用いて広い面積における干渉による色をRGB値として一括して取得し、NTSC規格の色相等の色あいを表す指標を求めて、膜厚−色相相関から膜厚を求めているので、受光装置で取得したRGB値との対応関係が良好になるとともに、従来のように分光器などの特殊な測定器を必要とせずに、高速で測定することが可能になり、ひいては、大型液晶表示装置等の低コスト化、高表示品質化に寄与するところが大きい。 According to the present invention, using a general CCD type or CMOS type area sensor type image sensor, colors due to interference in a wide area are collectively acquired as RGB values, and an index representing hue such as hue of the NTSC standard. Since the film thickness is obtained from the film thickness-hue correlation, the correspondence with the RGB values acquired by the light receiving device is improved, and a special measuring instrument such as a spectroscope is required as in the past. Therefore, it is possible to perform measurement at high speed, which contributes to cost reduction and high display quality of a large liquid crystal display device.
本発明は、波長の分布が広範囲にわたる光源からの照射光を測定対象物である基板上に設けたフォトレジスト等の被膜に入射させ、被膜からの干渉を起こした反射光を受光装置、特に、CCD型やCMOS型のエリアセンサ型のイメージセンサにより測定し、測定した反射光の波長毎に干渉光の強度が極大,極小をとる膜厚が異なることによる干渉光の色の変化を、NTSC規格の色相H等の色あいを表す指標に変換し、変換した色あいを表す指標と膜厚との対応をフィッティングして被膜の膜厚を求めるものである。 The present invention makes light irradiated from a light source with a wide wavelength distribution incident on a film such as a photoresist provided on a substrate as a measurement object, and receives reflected light that causes interference from the film, in particular, a light receiving device, Changes in the color of the interference light due to the difference in the thickness of the interference light intensity, which is measured with a CCD type or CMOS type area sensor image sensor, and the interference light intensity is maximized or minimized for each measured reflected light wavelength. Is converted into an index representing the hue such as hue H, and the correspondence between the index representing the converted hue and the film thickness is fitted to obtain the film thickness of the film.
ここで、図2乃至図6を参照して、本発明の実施の形態の膜厚取得方法を説明する。
図2参照
図2は、本発明の実施の形態に用いる膜厚取得装置の概念的構成図であり、面光源11、撮像用レンズ15を備えたエリアセンサ型のカラーCCDカメラ12、測定対象の薄膜を成膜した測定パネル13、測定パネル13を水平に載置・保持するステージ14から構成される。
Here, with reference to FIG. 2 thru | or FIG. 6, the film thickness acquisition method of embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 2 is a conceptual configuration diagram of a film thickness acquisition apparatus used in the embodiment of the present invention. An area sensor type
ここでは、面光源11としては、連続波長で発光する通常の蛍光管を利用し、面光源表面で十分に拡散されて見込み角によって輝度、色度の変動がないもの或いは実効的に問題にならない程度に変動が少ないものを用いる。
Here, a normal fluorescent tube that emits light at a continuous wavelength is used as the
また、カラーCCDカメラ12としては、3枚のCCDを用いてR,G,B毎に画像信号を取得する3CCD型カラーカメラを用い、鉛直方向から約15°傾けて設置する。
The
このカラーCCDカメラ12で撮像した画像は、カメラの傾きの影響と撮像用レンズ15の収差で歪みが発生するため、撮像した画像に対して歪みの補正を行い、どの測定パネル13の画像の形も正しい画像が得られるようにする。
Since the image captured by the
この様な膜厚取得装置によって、測定パネル13の画像を撮像することによって、カラーCCDカメラ12を構成するCCDの各ピクセルについて、各ピクセルの対応する位置における薄膜の膜厚の違いによる色合いの違いから、異なるRGB値の出力が得られる。
By taking an image of the
なお、ここで使用するカラーCCDカメラ12は、膜厚の変化が効率的に色の変化に反映されるように、撮像する光源11の元でホワイトバランスが取れているものとする。
It is assumed that the
このとき、カラーCCDカメラ12を用いて取得した画像のRGB値から、NTSC規格における色相Hを求める。
まず、下記の(1)式〜(3)式によって、RGB値を輝度Y,色差C1 ,C2 に変換する。
Y=0.3R+0.59G+0.11B ・・・(1)
C1 =R−Y=0.7R−0.59G−0.11B ・・・(2)
C2 =B−Y=−0.3R−0.59G+0.89B ・・・(3)
At this time, the hue H in the NTSC standard is obtained from the RGB values of the image acquired using the
First, RGB values are converted into luminance Y and color differences C 1 and C 2 by the following equations (1) to (3).
Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B (1)
C 1 = R−Y = 0.7R−0.59G−0.11B (2)
C 2 = BY = −0.3R−0.59G + 0.89B (3)
次いで、(4)式及び(5)式によって、Y,C1 ,C2 値から色相Hと彩度Sを求める。
H=tan-1(C1 /C2 ) ・・・(4)
S=(C1 2+C2 2)-1/2 ・・・(5)
Next, the hue H and the saturation S are obtained from the Y, C 1 , and C 2 values by the equations (4) and (5).
H = tan −1 (C 1 / C 2 ) (4)
S = (C 1 2 + C 2 2 ) −1/2 (5)
次いで、得られた色相Hから膜厚への変換方法を説明する。
上述の図1に示したように、薄膜の膜厚が変化するにつれて、色相Hは0°〜360°の間で変化するものであり、0°(ブルーに近い色)→90°(赤に近い色)→180°(黄緑色)→270(青緑)→360°(ブルーに近い色)と循環する。
Next, a method for converting the obtained hue H to film thickness will be described.
As shown in FIG. 1, the hue H changes between 0 ° and 360 ° as the film thickness changes, and changes from 0 ° (color close to blue) → 90 ° (red) It circulates in the order of close color) → 180 ° (yellowish green) → 270 (blue green) → 360 ° (color close to blue).
このとき、どの膜厚の時に、どの平面上のどの座標になるかを、使用する光源の波長強度分布、測定対象となる薄膜と基板の屈折率と消衰係数を基にして図1のような変動をテーブル化してリファレンスとし、実測によって得られた色相をこのリファレンスとフィッティングすることによって膜厚を求める。
なお、膜厚の変化が大きい場合、図1でもわかるように、複数の膜厚において同じ色相を示すことがあるが、膜厚は連続的に変化することを考慮したり、膜厚範囲を限定するなどの方法で対処すれば良い。
At this time, the coordinates on which plane at which film thickness are obtained are based on the wavelength intensity distribution of the light source used, the refractive index and the extinction coefficient of the thin film and the substrate to be measured as shown in FIG. The film thickness is obtained by making a table by making a table of such fluctuations and fitting the hue obtained by actual measurement with this reference.
When the change in film thickness is large, as shown in FIG. 1, the same hue may be shown in a plurality of film thicknesses. However, considering that the film thickness changes continuously, the film thickness range is limited. It can be dealt with by the method of doing.
以上を前提として、次に、図3乃至図5を参照して、具体的膜厚取得方法を説明する。 図3参照
図3は、撮像時のカラーCCDカメラと測定パネルの位置関係の説明図であり、測定対象として、大型液晶パネルに用いる1800mm×1500mmのサイズのガラス基板21上に塗布したレジスト膜22とする。
なお、このフォトレジストの屈折率nは、λ=550nmの時に、n=1.619とする。
Based on the above, a specific film thickness acquisition method will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an explanatory diagram of the positional relationship between the color CCD camera and the measurement panel at the time of imaging. As a measurement target, a resist
The refractive index n of this photoresist is n = 1.619 when λ = 550 nm.
ここでは、測定対象のレジスト膜22を設けたガラス基板21の表面から、カラーCCDカメラ12の撮像用レンズ15の主点までの高さHを440mmに設定する。
このとき、撮像用レンズ15の焦点距離を4mm、CCDのサイズを1/3インチタイプとすると、画角は約61°×48°となる。
Here, the height H from the surface of the
At this time, if the focal length of the
ガラス基板21表面における440mmの高さから48°の範囲は約400mmであり、また、61°の範囲は760mmとなるので、1800mm×1500mmの面積をカバーするためには、ガラス基板21を3×4に12分割して撮像する必要がある。
The range of 48 ° from the height of 440 mm on the surface of the
また、ここではフォトレジスト膜22の膜厚は、およそ500nm程度とし、これを、3 %の膜厚変化を検出可能にすることを目標とする。
500nmの3%は15nmで、安全率を見込んで0.3%を目標とすると、1.5nmの膜厚変化を検出する必要がある。
Also, here, the film thickness of the
3% of 500 nm is 15 nm, and if a safety factor is expected and 0.3% is targeted, it is necessary to detect a film thickness change of 1.5 nm.
図4参照
図4は、ある光源のもとで、視野角30°から見た時の薄膜の膜厚の変化に伴う色相の変化をシミュレーションした結果を変換テーブルとして示したものである。
ここでは、BK7基板上にレジストを塗布したサンプルによる結果を示している。
See FIG. 4 FIG. 4 shows, as a conversion table, the result of simulating changes in hue associated with changes in the film thickness of a thin film when viewed from a viewing angle of 30 ° under a certain light source.
Here, the result of the sample which apply | coated the resist on BK7 board | substrate is shown.
図5参照
上記の図4に示したデータをグラフすることによって、図5に示した色度曲線が得られた。
See FIG. 5. The chromaticity curve shown in FIG. 5 was obtained by graphing the data shown in FIG.
ついで、カラーCCDカメラ12を用いて所定領域のRGB値を一括して取得し、上記の式(1)乃至(5)から、各ピクセルに対応する領域の色相Hを求め、予め取得したデータとフィッティングして膜厚を求める。
Next, the RGB values of the predetermined area are acquired at once using the
このとき、色相Hに直した時点で、有効数字3桁程度のデータがあれば、1nmの膜厚差を検出できると言える。
測定により取得したRGB値から線形変換によって色相Hに変換するため、ほぼRGB値の時点の有効数字は保存されると考えられるので、R,G,Bそれぞれについて10bitの諧調を持つCCDを使用すれば良いことになる。
At this time, when the hue H is corrected, if there is data of about 3 significant digits, it can be said that a film thickness difference of 1 nm can be detected.
Since the RGB values acquired by measurement are converted to hue H by linear conversion, it is considered that the significant figures at the time of the RGB values are almost preserved. Therefore, a CCD having a gradation of 10 bits for each of R, G, and B should be used. It will be good.
カラーCCDカメラ12で測定パネル13の視野角θ=30°の点Pにおいて取得したRGB値が、
(R,G,B)=(196,224,184)
であるとする。
The RGB value acquired at the point P of the viewing angle θ = 30 ° of the
(R, G, B) = (196, 224, 184)
Suppose that
次いで、これを上記の(1)式乃至(4)式に当てはめることにより、
H=209.2
の色相が得られる。
なお、本発明の膜厚取得方法においては、彩度Sは使用しない。
Next, by applying this to the above formulas (1) to (4),
H = 209.2
Is obtained.
Note that the saturation S is not used in the film thickness acquisition method of the present invention.
この色相Hと、図4に示した変換テーブルのデータとをフィッテイングして、最も差が小さくなる膜厚を検出したところ、点Pの膜厚dは、d=406nmとなる。 When the hue H and the data of the conversion table shown in FIG. 4 are fitted to detect the film thickness with the smallest difference, the film thickness d at the point P is d = 406 nm.
なお、求める点の視野角が、点Pとは異なる場合は、それぞれの視野角ごとに図4と同様なテーブルを作成して変換することで、測定パネル全体の膜厚分布を求めることができる。 When the viewing angle of the point to be obtained is different from the point P, the film thickness distribution of the entire measurement panel can be obtained by creating and converting the same table as FIG. 4 for each viewing angle. .
以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は実施例に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の実施の形態においては受光装置として3CCD型のカラーエリアセンサを用いているが、1枚のCCDを用いたカラーエリアセンサを用いても良い。
また、方式はCCD方式に限られるものではなく、CMOS型或いはMOS型のエリアセンサを用いても良いものである。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations described in the embodiments, and various modifications can be made.
For example, in the above embodiment, a 3CCD color area sensor is used as the light receiving device, but a color area sensor using a single CCD may be used.
Further, the system is not limited to the CCD system, and a CMOS type or MOS type area sensor may be used.
また、上記の実施例1において設定したカメラの傾斜角、設置高さH、画像を取り込む視野角は単なる一例であり、使用するカメラの解像度や、使用するレンズの開口数に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。 In addition, the camera tilt angle, installation height H, and viewing angle for capturing images set in the first embodiment are merely examples, and can be appropriately changed according to the resolution of the camera used and the numerical aperture of the lens used. Needless to say.
また、上記実施例1においては、予めシミュレーションにより膜厚−色相相関の変換テーブルを作成し、このテーブルとフィッティングすることによって膜厚を求めているが、実際にさまざまな膜厚のリファレンスを測定して、膜厚−色度相関の変換テーブルを作成しておいても良いものであり、この時の光源は実際の製造工程における薄膜の膜厚を測定するときと同じ波長強度分布を有する光源を用いるようにする。 In the first embodiment, a film thickness-hue correlation conversion table is prepared in advance by simulation, and the film thickness is obtained by fitting with this table. Actually, various film thickness references are actually measured. Thus, a conversion table of film thickness-chromaticity correlation may be prepared, and the light source at this time is a light source having the same wavelength intensity distribution as that for measuring the film thickness of the thin film in the actual manufacturing process. Use it.
例えば、膜厚が既知で且つステップ的に変化する標準試料を用いて、所定の移動距離Δ毎ステップ的に移動させて撮像してRGB値を得て、各視野角θにおける色相を取得すれば良く、また、中心線から横方向(Y方向)にずれた位置に対する補正係数も同時に求めることができる。 For example, using a standard sample whose film thickness is known and changing stepwise, move it in steps for every predetermined moving distance Δ to obtain RGB values, and obtain the hue at each viewing angle θ. In addition, the correction coefficient for the position shifted in the horizontal direction (Y direction) from the center line can be obtained simultaneously.
また、上記の実施例1においては、色あいの基準としてNTSC基準の色相Hを用いているが、NTSC基準の色相Hに限られるものではなく、各種の表色方式の色相、或いは、各種の表色系の色あいを示す指標を用いても良いものである。 In the first embodiment, the hue H based on the NTSC standard is used as the hue standard. However, the hue H is not limited to the hue H based on the NTSC standard, and various colors or various colors are used. An index indicating the hue of the color system may be used.
例えば、NTSC規格に基づく色相Hの代わりに、HSV表色方式の色相Hを基準にしても良いものである。
このHSV表色方式は、色相H、彩度S、明度V(Value)の3要素を用いて表す方式であり、色相Hは赤を基準に0°とし右周りに、赤→黄→緑→青→紫→赤と360°に色を配置した色相環で表す。
For example, instead of the hue H based on the NTSC standard, the hue H of the HSV color system may be used as a reference.
This HSV color system is a system expressed using three elements of hue H, saturation S, and lightness V (Value). Hue H is 0 ° with respect to red, and clockwise, red → yellow → green → It is represented by a hue circle in which colors are arranged in 360 ° from blue to purple to red.
このHSV表色方式の色相Hは、色相環に配置する色が異なることを除けば、実質的にはNTSC規格に基づく色相Hと等価な関係にあるので、同様の精度を得ることができる。
なお、彩度Sは0〜100%で表し、明度Vは、各色相毎に最も明るい色を100%とし、最も暗い色、即ち、黒を0%とする。
Since the hue H of the HSV color system is substantially equivalent to the hue H based on the NTSC standard except that the colors arranged in the hue circle are different, the same accuracy can be obtained.
Note that the saturation S is represented by 0 to 100%, and the lightness V is 100% for the lightest color for each hue and 0% for the darkest color, that is, black.
或いは、NTSC規格に基づく色相Hの代わりに、HSB表色方式の色相Hを基準にしても良いものである。
このHSB表色方式は、色相H、彩度S、明度B(Brightness)の3要素を用いて表す方式であり、明度Bを除いてはHSV表色方式と同じである。
Alternatively, instead of the hue H based on the NTSC standard, the hue H of the HSB color system may be used as a reference.
This HSB color system is a system that uses three elements of hue H, saturation S, and lightness B (Brightness), and is the same as the HSV color system except for lightness B.
或いは、NTSC規格に基づく色相Hの代わりに、HSL表色方式の色相Hを基準にしても良いものである。
このHSL表色方式は、色相H、彩度S、明度L(Lightness)の3要素を用いて表す方式であり、本発明の膜厚取得に用いる色相に関してはHSV表色方式と同じである。
なお、この場合の明度Bは、最大明度100%を白とし、最小明度0%を黒とし、各色相の最も純粋な色の明度を50%としており、明度及び彩度の定義がHSV表色方式と異なっている。
Alternatively, instead of the hue H based on the NTSC standard, the hue H of the HSL color system may be used as a reference.
This HSL color system is a system expressed using three elements of hue H, saturation S, and lightness L (Lightness), and the hue used for film thickness acquisition of the present invention is the same as the HSV color system.
The lightness B in this case is white with a maximum lightness of 100%, black with a minimum lightness of 0%, and the lightness of the purest color of each hue is 50%. The definition of lightness and saturation is HSV color specification. It is different from the method.
上記の表色方式は、カラーCCDカメラ等の色をRGBに分解するタイプの撮像装置に向いているが、輝度計等の光を色を直接計測するタイプの機器を用いた場合には、均等色空間(UCS:Uniform Color Space)の代表的な表色系であるLUV表色系或いはLAB表色系基準にしても良いものである。 The above color specification method is suitable for an image pickup apparatus that separates colors into RGB, such as a color CCD camera, etc. However, if a device such as a luminance meter that directly measures the color is used, it is equivalent. An LUV color system or a LAB color system standard, which is a typical color system of a color space (UCS: Uniform Color Space), may be used.
このLUV表色系は、明度L(Lightness)、u’,v’の3要素を用いて表す方式であり、本発明の膜厚取得に用いる色あいに関する基準としては、u’とv’を合わせて用いれば良い。 This LUV color system is a system expressed using three elements of lightness L (Lightness), u ′, and v ′. As a standard regarding the hue used in the film thickness acquisition of the present invention, u ′ and v ′ are combined. Can be used.
このLAB表色系は、明度L(Lightness)、a* (赤−緑軸),b* (黄−青軸)の3要素を用いて表す方式であり、本発明の膜厚取得に用いる色あいに関する基準としては、a* とb* を合わせて用いれば良い。 This LAB color system is a system that uses three elements of lightness L (Lightness), a * (red-green axis), and b * (yellow-blue axis), and is used for film thickness acquisition of the present invention. As a reference for the above, a * and b * may be used together.
また、上記の実施例1においては、液晶パネルを構成するガラス基板に成膜したレジスト膜の膜厚の取得方法として説明しているが、レジスト膜に限られるものではなく、各種の薄膜の膜厚の測定に適用されるものであり、光源となる波長に対して透明或いは半透明であれば良い。 In the first embodiment, the method for obtaining the film thickness of the resist film formed on the glass substrate constituting the liquid crystal panel is described. However, the method is not limited to the resist film, and various thin film films are used. It is applied to the measurement of thickness, and may be transparent or semi-transparent to the wavelength serving as the light source.
また、本発明は、液晶パネルに限られるものではなく、プラズマ表示装置等の他の表示装置における成膜工程、或いは、半導体装置等の各種のデバイスの製造工程における各種の成膜工程にも適用されるものである。 The present invention is not limited to a liquid crystal panel, and is also applicable to a film forming process in another display device such as a plasma display device or various film forming steps in a manufacturing process of various devices such as a semiconductor device. It is what is done.
さらには、本発明は特定の装置の成膜工程に限られるものではなく、表面が平坦な基板にミクロン〜サブミクロンオーダの薄膜を成膜する全ての成膜工程に適用されるものである。 Furthermore, the present invention is not limited to the film forming process of a specific apparatus, but can be applied to all film forming processes for forming a micron to submicron order thin film on a substrate having a flat surface.
また、本発明の実施例1においては、光源として通常の蛍光灯を用いているが、できるだけ白色に近い蛍光灯が望ましい。
さらに、白色光に限られるものではなく、ある程度の広範囲の波長領域において連続的な波長強度分布を有する光源でも良く、この場合には、光源の色の偏りをはじめから見込んで色の予測を行えばよい。
In
In addition, the light source is not limited to white light, and may be a light source having a continuous wavelength intensity distribution in a certain wide wavelength range. In this case, color prediction is performed in consideration of the color deviation of the light source from the beginning. Just do it.
本発明の活用例としては、大型液晶パネルの製造工程における各被膜の膜厚測定が典型的なものであるが、大型液晶パネルに限られるものではなく、各種のサイズの液晶パネルや、有機EL、プラズマディスプレイパネル、半導体デバイス等の電子デバイスにおける成膜工程にも適用されるものであり、さらには、板状体上に薄い被膜を塗布す工程全般に適用されるものである。 As a practical example of the present invention, the film thickness measurement of each coating film in the manufacturing process of a large liquid crystal panel is typical, but it is not limited to a large liquid crystal panel, but various sizes of liquid crystal panels and organic EL The present invention is also applied to a film forming process in an electronic device such as a plasma display panel and a semiconductor device, and further applied to all processes for applying a thin film on a plate-like body.
11 面光源
12 カラーCCDカメラ
13 測定パネル
14 ステージ
15 撮像用レンズ
21 ガラス基板
22 レジスト膜
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