JP3937748B2 - 着色膜の膜厚測定装置、及び着色膜の膜厚測定方法 - Google Patents
着色膜の膜厚測定装置、及び着色膜の膜厚測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3937748B2 JP3937748B2 JP2001125254A JP2001125254A JP3937748B2 JP 3937748 B2 JP3937748 B2 JP 3937748B2 JP 2001125254 A JP2001125254 A JP 2001125254A JP 2001125254 A JP2001125254 A JP 2001125254A JP 3937748 B2 JP3937748 B2 JP 3937748B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film thickness
- film
- wavelength
- interference
- colored film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、分光干渉式により液晶表示装置用カラーフィルタの着色膜の膜厚を非接触で測定する膜厚測定装置、及び膜厚測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、透明膜に対しては分光干渉式による非接触膜厚測定が実用化され、液晶表示装置用カラーフィルタの製造工程でも透明なレジスト膜の膜厚測定で使用されている。これらの装置の使用する波長範囲は400nm〜1000nm程度のものである。
着色膜にこれを適用しようとすると、着色膜に含まれる顔料による吸収の影響で干渉による極大、極小が部分的に欠落してしまう。そして、この欠落する波長域は赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)でそれぞれ異なる。
【0003】
また、短波長側は、着色膜の形成に用いる材料がフォトレジストの場合、そのフォトレジストが感光してしまうので、パターン露光前のフォトレジストの膜厚測定には使用できない。そのため、緑(Green)や青(Blue)レジストでは、実際に使用できるのは800nm以上に限定される。
また、着色膜の一般的な膜厚範囲は1μm〜3μmであるが、膜厚が薄い時に緑(Green)や青(Blue)レジストでは極大、極小数が少なく分光干渉式でうまく測定できず、分光干渉式による非接触膜厚測定は使われていない。
【0004】
そのため、膜の一部を鋭利な刃物で掻き取り、膜表面部とガラス基板部の段差を作り、そこを触針式の段差計で測定して膜厚を測っている。このような方法は、測定の準備や測定に時間が掛かる上に、破壊計測となり、ロスが生じるという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタの着色膜を分光干渉式で測定する際に、着色膜に含まれる顔料の吸収の影響を受けず、受光素子が分光器の高次光の影響を受けず精度よく短時間で膜厚測定が可能な、また、パターン露光前のフォトレジストの膜厚測定が可能な着色膜の膜厚測定装置、及び膜厚測定方法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
また、本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタの着色膜の膜厚を分光干渉式で測定する膜厚測定装置において、800nm以上の波長を使用し、着色膜の反射光の分光反射率から干渉による極大、極小波長を全て求め、極大、極小値を与える波長に対応した仮の干渉次数での膜厚を該全ての中の複数につき計算し、計算された複数の膜厚値のばらつきが一番小さい干渉次数を真の干渉次数として、その真の干渉次数により算出された膜厚値の平均値を以って着色膜の膜厚とすることを特徴とする着色膜の膜厚測定装置である。
【0009】
また、本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタの着色膜の膜厚を分光干渉式で測定する膜厚測定方法において、800nm以上の波長を使用し、着色膜の反射光の分光反射率から干渉による極大、極小波長を全て求め、極大、極小値を与える波長に対応した仮の干渉次数での膜厚を該全ての中の複数につき計算し、計算された複数の膜厚値のばらつきが一番小さい干渉次数を真の干渉次数として、その真の干渉次数により算出された膜厚値の平均値を以って着色膜の膜厚とすることを特徴とする着色膜の膜厚測定方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明による着色膜の膜厚測定装置の一実施例の概略の構成図である。図1に示すように、本発明による着色膜の膜厚測定装置は、光源部1、2分岐ファイバー2、対物レンズ3、分光器4、演算部5から構成されているものである。
【0011】
光源部1は、電球10とカットフィルタ9を備える。電球10は、近赤外域の光を効率よく放出するハロゲン電球を使用し、更に効率を高めるため、金コーティングリフレクタを使用するのが望ましい。カットフィルタ9は、800nm以下の波長をカットし、感光性のあるカラーレジストに対してパターン露光前の膜厚測定を可能とすると同時に、分光器の高次光が受光素子に入るのを防ぐ。
【0012】
2分岐ファイバー2は、光源部1に接続している部分が投光用で、分光器4に接続している部分が受光用である。それぞれ光ファイバー数100本を束ねたもので、途中でそれらが1本にまとめられている。
この束の中で、投光用と受光用の光ファイバー1本1本は入り交じって束ねられ、対物レンズ3に接続している面では均等に両方の光ファイバーが配置されるようになっている。また、光ファイバーは近赤外光を透過するようにGe(ゲルマニウム)ドープしたものなどを使用する。
【0013】
対物レンズ3により入射光が被測定物であるガラス板8上の着色膜11に集光される。対物レンズ3により、着色膜11までの距離変動を焦点深度以内に吸収する。
ガラス板8上の着色膜11からの反射光は、対物レンズ3、2分岐ファイバー2を経由して分光器4に入る。分光器4は回折格子、リニアアレイ等から成る分光器部6と、分光器部6の制御と信号をデジタル変換する制御部7から成る。
回折格子とリニアアレイ素子の組み合わせで使用する波長が決まるが、900nm〜1600nm程度の波長範囲を使用すれば、一般的な着色膜の膜厚1μm〜3μm程度の測定には十分である。
【0014】
分光器4は,パーソナルコンピュータ、キーボード、マウス、ディスプレイモニタ等から構成される演算部5に接続され、ここで、演算を行い膜厚値を算出する。また、分光器4の制御やユーザーインターフェイス処理を受け持つ。
【0015】
上記のように、本発明による着色膜の膜厚測定装置は、近赤外域の光を効率よく放出するハロゲン電球を光源とし、800nm以下の波長をカットした波長を使用するので、感光性のあるカラーレジストに対してパターン露光前の膜厚測定を可能とすると同時に、分光器の高次光が受光素子に入るのを防ぐものとなる。
【0016】
分光干渉法では垂直入射時に以下に示す数式(1)で膜厚を算出する。
d=λ2 λ1 /[2(n1 λ2 −n2 λ1 )] ・・・・(1)
ここで、λ1 、λ2 は隣り合う極大値、または極小値の波長、n1 、n2 はそれぞれ波長λ1 、λ2 での膜の屈折率である。
【0017】
図2は、青(Blue)レジストをガラス板に塗布したサンプル(着色膜)の分光反射率グラフである。図2に示すように、干渉により生じる波は長波長側に行くに従い、周期が伸びていくので極大、極小点の誤差が生じ易い。また、数式(1)ではλ1 、λ2 という2つの測定誤差を含むので誤差が大きくなりやすい。
また、本発明では800nm以上の波長を使用するが、受光素子も分光感度特性から可視光用で一般的なシリコンフォトダイオードリニアアレイは使用できず、InGaAs(インジウムガリウム砒素)などを使用するので、素子数が限られる。
また、温度変化の影響を受け易いという問題がある。以上から単純に数式(1)を用いたのでは正確に膜厚を求められない。
上記のような問題に対し、本発明は、正確に着色膜の膜厚を測定できるものである。以下に、実際に膜厚を算出する手順を説明する。
【0018】
まず、分光反射率を計算する。反射率が既知の光学ガラスBK7等を予め本膜厚測定装置でリファレンスとして測定し、その分光反射強度を得る。続いて、被測定物を測定し、その分光反射強度から以下の数式(2)で被測定物の分光反射率Rs を計算する。
Rs (λ)=[rs (λ)/rr (λ)]×Rr (λ)・・・(2)
ここで、rr (λ)とrS (λ)は、リファレンスと被測定物の分光反射強度、Rr (λ)はリファレンスの分光反射率である。
【0019】
反射光は、膜の表面で反射した光R1 と、膜を透過して基板との境界面で反射して戻ってくる光R2 から成る。R2 は膜内を往復して戻ってくるのでR1 との間に行路差がある。この行路差により生ずるR1 とR2 間の位相差がちょうど2πだと、強められ、ちょうどπだと、弱められる。
また、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時、位相がπ変化する。屈折率は空気1.0、膜1.6、ガラス板1.5程度であるので、R1 の位相はπ変化する。
従って、垂直入射の場合、膜厚d、膜屈折率nで、光学的行路差2ndが波長λの整数倍の時、その波長の光は弱められて極小値が現れ、(整数+0.5)倍の時には極大値が現れる。
【0020】
つまり、干渉次数mを整数として、
・λが極小波長のとき、
2nd=mλ ・・・・・・・(3)
・λが極大波長のとき、
2nd=(m+0.5)λ ・・・・・・・(4)
が成り立つ。従って、分光反射率波形から極大値又は極小値を与える波長を求めて、mとnを与えれば膜厚dが計算できる。
d=mλ/2n (極小値の場合) ・・・・・・・(5)
d=(m+0.5)λ/2n (極大値の場合) ・・(6)
【0021】
ここで、mを求めるためには以下の手順を取る。
1)、分光反射率波形から全ての極大値と極小値を取る波長(λ1、λ2、λ3、・・・)を求める。λ1、λ2、λ3、・・・の算出は分光反射率データを微分処理して得られるデータの符号が変わる部分が極値となる。更に具体的には符号が−から+に変わるのが極小値を与える波長で、+から−に変わるのが極大値を与える波長である。
2)、1)で得られた極大、極小値を与える波長リストに対して、一番短い波長に対して極小値なら仮の干渉次数を任意の整数、極大値なら(整数+0.5)として与える。次の波長は最初の波長が極小値なら、極大値、最初の波長が極大値なら極小値を取るので、(最初の次数−0.5)となる。
極大、極小値を与える波長リストは波長の短い順に並べると、極大、極小が交互に現れるので、一番短い波長から干渉次数は0.5ずつ減少する。このようにして波長リスト全ての波長で数式(5)と数式(6)を使ってd1、d2、d3、・・・を求める。
3)、次に、最初に与える干渉次数を1増やして、上記2)と同様の計算を行う。これを3回〜9回程度行う。尚、これは測定しようとする膜の光学特性やと膜厚により変わるが、1μm〜3μm厚のカラーフィルタ用着色膜の場合は3回〜9回程度で十分である。
これにより、極大、極小値波長リストに対する複数の干渉次数のセットと、その干渉次数を用いて計算した膜厚の表が得られる。
4)、各干渉次数セットで計算したd1、d2、d3、・・・の最大値と最小値の差を求め、これを最小とするときの干渉次数セットを求める。
【0022】
次に、この干渉次数セットを用いてdを計算する。極大、極小波長リストに対して得られたmと、その波長における着色膜の屈折率nを数式(5)、もしくは数式(6)に与えて、複数の膜厚が算出される。この平均値を計算して膜厚とする。
【0023】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
<実施例1>
実施例1として、青(Blue)レジストをガラスに塗布したサンプル(着色膜)のケースを示す。このサンプル(着色膜)の膜厚を触針式で測定したところ、膜厚は1690nmであった。図2はその分光反射率グラフである。このデータより極大、極小波長リストを求めると、表1のようになる。
【0024】
【表1】
【0025】
この極大、極小波長リストの最初の極小波長926nmにおける仮の干渉次数を5(ケース1)、6(ケース2)、7(ケース3)と変えて膜厚値を数式(5)、数式(6)で計算する。
次に極大、極小波長リスト2番目の996nmでは極大値なので926nmに比べて干渉次数は0.5ずつ小さくして、4.5、5.5、6.5と変えて膜厚値を計算する。同様にして全ての極大、極小波長リスト波長に対して膜厚値を計算すると表2のようになる。
【0026】
【表2】
【0027】
尚、ここでは仮の干渉次数セットを3種類計算したが、想定される膜厚の範囲により適宜増やせば良い。
【0028】
次に、ケース毎に計算した膜厚の(最大値−最小値)を計算すると、ケース2の場合が58と一番小さくなるので、この時の仮の干渉次数を選択する。そしてこの時の各極大、極小波長で計算した膜厚1722、1701、1686、1675、1669、1664の平均値を取って、1686nmを最終的な膜厚値とする。この値と触針式にて測定した1690nmとの差は4nmで十分一致している。
【0029】
一方、従来の数式1を用いて計算すると、表3のようになり平均値を取って1807nmとなり、触針式にて測定した1690nmとの差は117nmと大きな差がある。
【0030】
【表3】
【0033】
【発明の効果】
本発明は、800nm以上の波長を使用し、着色膜の反射光の分光反射率から干渉による極大、極小波長を全て求め、極大、極小値を与える波長に対応した仮の干渉次数での膜厚を該全ての中の複数につき計算し、計算された複数の膜厚値のばらつきが一番小さい干渉次数を真の干渉次数として、その真の干渉次数により算出された膜厚値の平均値を以って着色膜の膜厚とする着色膜の膜厚測定装置であるので、精度よく膜厚測定が可能な着色膜の膜厚測定装置となる。また、800nm以上の波長を使用するので、着色膜に含まれる顔料の吸収の影響を受けず、受光素子が分光器の高次光の影響を受けず短時間で膜厚測定が可能で、かつ、パターン露光前のフォトレジストの膜厚測定が可能な着色膜の膜厚測定装置となる。
【0034】
本発明は、800nm以上の波長を使用し、着色膜の反射光の分光反射率から干渉による極大、極小波長を全て求め、極大、極小値を与える波長に対応した仮の干渉次数での膜厚を該全ての中の複数につき計算し、計算された複数の膜厚値のばらつきが一番小さい干渉次数を真の干渉次数として、その真の干渉次数により算出された膜厚値の平均値を以って着色膜の膜厚とする着色膜の膜厚測定方法であるので、精度よく膜厚測定が可能な着色膜の膜厚測定方法となる。また、800nm以上の波長を使用するので、着色膜に含まれる顔料の吸収の影響を受けず、受光素子が分光器の高次光の影響を受けず短時間で膜厚測定が可能で、かつ、パターン露光前のフォトレジストの膜厚測定が可能な着色膜の膜厚測定方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による着色膜の膜厚測定装置の一実施例の概略の構成図である。
【図2】青(Blue)レジストをガラス板に塗布したサンプル(着色膜)の分光反射率グラフである。
【符号の説明】
1……光源部
2……2分岐ファイバー
3……対物レンズ
4……分光器
5……演算部
6……分光器部
7……制御部
8……ガラス板
9……カットフィルタ
10……電球
11……着色膜
Claims (2)
- 液晶表示装置用カラーフィルタの着色膜の膜厚を分光干渉式で測定する膜厚測定装置において、800nm以上の波長を使用し、着色膜の反射光の分光反射率から干渉による極大、極小波長を全て求め、極大、極小値を与える波長に対応した仮の干渉次数での膜厚を該全ての中の複数につき計算し、計算された複数の膜厚値のばらつきが一番小さい干渉次数を真の干渉次数として、その真の干渉次数により算出された膜厚値の平均値を以って着色膜の膜厚とすることを特徴とする着色膜の膜厚測定装置。
- 液晶表示装置用カラーフィルタの着色膜の膜厚を分光干渉式で測定する膜厚測定方法において、800nm以上の波長を使用し、着色膜の反射光の分光反射率から干渉による極大、極小波長を全て求め、極大、極小値を与える波長に対応した仮の干渉次数での膜厚を該全ての中の複数につき計算し、計算された複数の膜厚値のばらつきが一番小さい干渉次数を真の干渉次数として、その真の干渉次数により算出された膜厚値の平均値を以って着色膜の膜厚とすることを特徴とする着色膜の膜厚測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001125254A JP3937748B2 (ja) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | 着色膜の膜厚測定装置、及び着色膜の膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001125254A JP3937748B2 (ja) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | 着色膜の膜厚測定装置、及び着色膜の膜厚測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002318106A JP2002318106A (ja) | 2002-10-31 |
JP3937748B2 true JP3937748B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=18974505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001125254A Expired - Fee Related JP3937748B2 (ja) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | 着色膜の膜厚測定装置、及び着色膜の膜厚測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3937748B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4622219B2 (ja) * | 2003-09-17 | 2011-02-02 | 凸版印刷株式会社 | カラーレジスト膜厚測定装置 |
JP2006058056A (ja) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Opto One Kk | 分光膜厚測定装置 |
JP4715199B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2011-07-06 | 凸版印刷株式会社 | 膜厚測定装置及び膜厚測定方法 |
JP4844069B2 (ja) * | 2005-09-29 | 2011-12-21 | 凸版印刷株式会社 | 画素内膜厚測定装置及び測定方法 |
JP4912687B2 (ja) * | 2006-01-24 | 2012-04-11 | 株式会社リコー | 膜厚測定方法及び膜厚測定装置 |
-
2001
- 2001-04-24 JP JP2001125254A patent/JP3937748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002318106A (ja) | 2002-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3946470B2 (ja) | 半導体層の膜厚測定方法及び半導体基板の製造方法 | |
KR101234152B1 (ko) | 스펙트럼적으로 다양한 분광기 및 관련된 방법 | |
Blomberg et al. | Electrically tunable surface micromachined Fabry–Perot interferometer for visible light | |
Hlubina et al. | Dispersive white-light spectral interferometry with absolute phase retrieval to measure thin film | |
JP2008292473A (ja) | 膜厚測定装置及び方法 | |
TW200532164A (en) | Film thickness measuring method and apparatus | |
US11255746B2 (en) | Photonic resonator analyzer and characterizing a photonic resonator | |
JP2015028528A (ja) | 透過型回折光学素子及び計測装置 | |
US20130094029A1 (en) | Vernier photonic sensor data-analysis | |
JP7382629B2 (ja) | 光学測定装置および波長校正方法 | |
JP3941432B2 (ja) | 膜厚測定方法 | |
JPH0887724A (ja) | フレア防止光学系、フレア防止方法、浮上量測定装置 | |
JP3937748B2 (ja) | 着色膜の膜厚測定装置、及び着色膜の膜厚測定方法 | |
WO2001001070A1 (fr) | Dispositif a source lumineuse, spectroscope comportant le dispositif a source lumineuse et capteur d'epaisseur de couche | |
TWI458960B (zh) | 白光干涉量測裝置及其干涉量測方法 | |
JP3848623B2 (ja) | 蛍光測定装置 | |
KR102250527B1 (ko) | 가변 칼라 필터 필름 및 변형률 측정 장치 | |
Shapturenka et al. | Color-changing refractive index sensor based on Fano-resonant filtering of optical modes in a porous dielectric Fabry-Pérot microcavity | |
JP2003279324A (ja) | 膜厚測定方法および膜厚測定装置 | |
CN112033573B (zh) | 基于长周期光纤光栅的双波长测温方法 | |
JP5365594B2 (ja) | 導波モード共鳴格子を用いた屈折率測定装置及び屈折率測定方法 | |
JP4622219B2 (ja) | カラーレジスト膜厚測定装置 | |
JP2005184013A (ja) | 半導体層の膜厚測定方法及び半導体基板の製造方法 | |
JP5028660B2 (ja) | 光学特性測定装置および光学特性測定方法 | |
KR102099224B1 (ko) | 폴리머가 코팅된 광섬유 끝단을 사용하는 온도센서의 제조방법, 폴리머가 코팅된 광섬유 끝단을 사용하는 온도센서를 포함하는 온도 측정 시스템 및 이를 이용한 온도 측정방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050314 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061108 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061205 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070306 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070319 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110406 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120406 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140406 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |