JP4084817B2 - Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus - Google Patents

Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4084817B2
JP4084817B2 JP2005269703A JP2005269703A JP4084817B2 JP 4084817 B2 JP4084817 B2 JP 4084817B2 JP 2005269703 A JP2005269703 A JP 2005269703A JP 2005269703 A JP2005269703 A JP 2005269703A JP 4084817 B2 JP4084817 B2 JP 4084817B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
film thickness
angle
measurement
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
Application number
JP2005269703A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007078608A (en
Inventor
泰弘 渡邊
創 相川
隆史 羽山
清 谷井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technos Co Ltd
Original Assignee
Technos Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technos Co Ltd filed Critical Technos Co Ltd
Priority to JP2005269703A priority Critical patent/JP4084817B2/en
Publication of JP2007078608A publication Critical patent/JP2007078608A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4084817B2 publication Critical patent/JP4084817B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Description

本発明は膜厚測定方法及び膜厚測定装置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1000nm以下の薄膜の膜厚の分布に対しても簡単な装置構成で精度良く得るための構成に特徴のある膜厚測定方法及び膜厚測定装置に関するものである。   The present invention relates to a film thickness measuring method and a film thickness measuring apparatus. For example, when a thin film is applied on a flat plate in a manufacturing process such as a liquid crystal display device, the film thickness distribution of the applied thin film of 1000 nm or less is applied. The present invention also relates to a film thickness measuring method and a film thickness measuring apparatus characterized by a configuration for obtaining with high accuracy with a simple apparatus configuration.

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. In particular, as the liquid crystal panel becomes larger, further in-plane uniformity is required to increase the production 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(例えば、特許文献1参照)などが知られている。   Conventionally, as a method for measuring the film thickness of such a thin film in a non-contact manner, there are known a type using a change in polarization due to interference and a method using a change in spectral reflectance due to interference (for example, see Patent Document 1). It has been.

このうち、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。
Among these, 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.

しかし、干渉光の波長分光特性や反射角度−反射強度特性を用いる方法の多くは基板面内をポイントごとに測定する方法であり、製造ラインにおいて基板全面の膜厚均一性を一括測定することはできなかった。   However, many of the methods using the wavelength spectral characteristic of interference light and the reflection angle-reflection intensity characteristic are the method of measuring the inside of the substrate for each point, and it is not possible to collectively measure the film thickness uniformity over the entire surface of the substrate in the production line. could not.

そこで、本発明者の一人は、製造ライン上の基板全面をエリアセンサにより撮影することで、光干渉式膜厚測定方法を用い反射光の強度の極大値及び極小値と視野角との関係を利用して基板面内の膜厚分布を測定する方法(例えば、特許文献2参照)を提案しているので、ここで、図12及び図13を参照して、この提案による手法を説明する。   Therefore, one of the present inventors photographed the entire surface of the substrate on the production line with an area sensor, so that the relationship between the maximum value and the minimum value of the intensity of the reflected light and the viewing angle using the optical interference film thickness measurement method. Since a method for measuring the film thickness distribution in the substrate surface by using it has been proposed (see, for example, Patent Document 2), a method based on this proposal will be described with reference to FIGS.

図12参照
図12は、従来の膜厚測定装置の概念的構成図であり、面光源51、撮像用レンズ53を備えるとともにフィルタ54を介して所定の波長のランダム偏光した反射光のみを受光するエリアセンサ型のカラーCCDカメラ52、測定対象の薄膜を成膜した測定パネル55、測定パネル55を水平に載置・保持するステージ56、及び、ステージ56を一軸方向へ導くレール57から構成される。
なお、面光源51として、単色光源を用いる場合には、フィルタ54は不要となる。
FIG. 12 is a conceptual configuration diagram of a conventional film thickness measuring apparatus, which includes a surface light source 51 and an imaging lens 53 and receives only randomly polarized reflected light having a predetermined wavelength via a filter 54. An area sensor type color CCD camera 52, a measurement panel 55 on which a thin film to be measured is formed, a stage 56 for horizontally mounting and holding the measurement panel 55, and a rail 57 for guiding the stage 56 in a uniaxial direction. .
Note that when a monochromatic light source is used as the surface light source 51, the filter 54 is unnecessary.

図13参照
図13は膜厚が1000nm,2000nm,3000nmの時の反射角度−反射強度の関係を表したグラフであり、膜厚の変化に対して山谷の数及び位置が変動していることがわかる。
この膜厚測定方法においては、処理の高速化のために、取得データから山・谷の角度を取得し、テーブルに記述された角度との比較を行うことで膜厚を取得している。
特開2004−069651号公報 特開2004−279296号公報
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the reflection angle and the reflection intensity when the film thickness is 1000 nm, 2000 nm, and 3000 nm. The number and position of peaks and valleys fluctuate with respect to the change in film thickness. Recognize.
In this film thickness measurement method, in order to increase the processing speed, the film thickness is acquired by acquiring the angle of the peak / valley from the acquired data and comparing it with the angle described in the table.
JP 2004-066951 A JP 2004-279296 A

しかしながら、反射角度−反射強度の関係で山・谷がはっきりと発生し始めるのは1μm(=1000nm)以上の膜厚が必要であり、それ以下の膜厚では山・谷の検出が難しく測定が困難になるという問題がある。   However, it is necessary to have a film thickness of 1 μm (= 1000 nm) or more so that peaks and valleys begin to appear clearly due to the relationship between reflection angle and reflection intensity. There is a problem that it becomes difficult.

したがって、本発明は、装置構成を大幅に変更することなく、光干渉式膜厚測定方法を用いて1μm以下の薄膜の膜厚を精度良く且つ高スループットで測定することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to measure the film thickness of a thin film of 1 μm or less with high accuracy and high throughput using the optical interference film thickness measurement method without significantly changing the apparatus configuration.

図1は、本発明の測定原理の説明図であり、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、膜厚測定方法において、光源1からの照射光を測定対象物である基板2上に設けた厚さが200nm以下の被膜3に入射させ、被膜3からの干渉を起こした反射光を、被膜3の主面に対する照射光の入射角を変化させながら受光手段8により、ステージ移動方向と光軸のなす面方向に光の透過軸を設定した偏向フィルタを透過したP偏光光の反射強度を測定し、測定した反射光の強度変動における極小値を取る反射角から前記被膜3の膜厚を取得することを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the measurement principle of the present invention. Here, means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
Refer to FIG. 1 (1) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a film thickness measuring method in which a film 3 having a thickness of 200 nm or less provided with irradiation light from a light source 1 on a substrate 2 as a measurement object. The reflected light caused to interfere with the film 3 is transmitted through the stage moving direction and the optical axis direction by the light receiving means 8 while changing the incident angle of the irradiation light with respect to the main surface of the film 3. the reflection intensity of the transmitted P polarized light deflection filter set axis is measured, and acquires the thickness of the film 3 from the reflection angle taking the minimum value in the intensity variation of the measured reflected light.

本発明者等が鋭意研究した結果、ブリュースター角付近でP偏光の反射率が最小になる角度を測定することにより、従来の光干渉式膜厚測定方法の基本原理を変更することなく、ランダム偏光を用いた場合には不可能であった1μm以下の膜厚、特に、200nm以下の膜厚の検出が可能になることを見いだしたものである。 As a result of intensive studies by the present inventors, by measuring the angle at which the reflectance of P-polarized light is minimized in the vicinity of the Brewster angle, the basic principle of the conventional optical interference film thickness measurement method can be changed randomly. It has been found that it becomes possible to detect a film thickness of 1 μm or less , particularly 200 nm or less, which was impossible when using polarized light.

即ち、反射光の強度変動における極小値を取る反射角度は、図に示すように1μm以下の膜厚において膜厚依存性を有しているので、極小値を取る反射角度−膜厚の関係から膜厚を求めることができる。
なお、反射光の反射位置により偏光フィルタ7の透過軸に対する角度が変わるので、S偏光も不可避的に混入することになる。
That is, the reflection angle takes a minimum value in the intensity variation of the reflected light, since it has a film thickness dependency in 1μm following thickness as shown in FIG. 5, the reflection angle assumes a minimum value - thickness relationship From this, the film thickness can be obtained.
In addition, since the angle with respect to the transmission axis of the polarizing filter 7 changes with reflection positions of reflected light, S-polarized light is inevitably mixed.

(2)また、本発明は、上記(1)において、照射光或いは入射光の一方のスペクトル幅を波長フィルタで制限し、反射光の強度変動における極小値と膜厚の関係を調整し、測定分解能を調整し膜厚測定時の測定感度を変更可能にしたことを特徴とする。   (2) Further, in the above (1), the present invention limits the spectral width of one of the irradiated light or incident light with a wavelength filter, adjusts the relationship between the minimum value and the film thickness in the intensity fluctuation of the reflected light, and measures It is characterized in that the measurement sensitivity at the time of film thickness measurement can be changed by adjusting the resolution.

このように、測定時に波長フィルタを用いて、光源側、受光側のどちらかで光源1のスペクトルを制限することにより、検出する角度と膜厚の関係を変化させることができ、任意の関係で測定を行うことができる。   In this way, by using the wavelength filter at the time of measurement and limiting the spectrum of the light source 1 on either the light source side or the light receiving side, the relationship between the angle to be detected and the film thickness can be changed. Measurements can be made.

(3)また、本発明は、上記(1)または(2)において、測定対象物を、裏面側が照射光による透過光の反射率が4%以下であり且つ反射率の面内均一性が3%以内の試料載置部材4を介してステージ6上に載置した状態で反射強度を測定することを特徴とする。   (3) Further, according to the present invention, in the above (1) or (2), the object to be measured has a reflectance of 4% or less of the transmitted light due to the irradiated light on the back surface side, and the in-plane uniformity of the reflectance is 3 %, The reflection intensity is measured in a state of being placed on the stage 6 via the sample placement member 4 within%.

この様に、P偏光の反射率は非常に低く、P偏光を利用すると光の殆どが透過してしまうため、従来のステージ面ではステージ6の色の特性が発生するが、裏面側が照射光による透過光の反射率が4%以下であり且つ反射率の面内均一性が3%以内の試料載置部材4を用いることによって裏面反射を大幅に低減することになり、反射光量が最小となる角度を測定しやすくなり膜厚の測定精度を向上することができる。   In this way, the reflectance of P-polarized light is very low, and most of the light is transmitted when P-polarized light is used. Therefore, the color characteristics of the stage 6 occur on the conventional stage surface, but the back side is affected by the irradiated light. By using the sample mounting member 4 having a reflectance of transmitted light of 4% or less and an in-plane uniformity of reflectance of 3% or less, the back surface reflection is greatly reduced, and the amount of reflected light is minimized. The angle can be easily measured, and the film thickness measurement accuracy can be improved.

(4)また、本発明は、膜厚測定装置において、測定対象物である基板2上に設けた厚さが200nm以下の被膜3を照射する光源1、測定対象物を載置するとともに移動するステージ6、被膜3からの干渉を起こした反射光を受光する受光手段8、受光手段8或いは光源1の少なくとも一方に設けたステージ移動方向と光軸のなす面方向にP偏光光の透過軸を設定した偏光フィルタ7、P偏光光の受光強度の変動における極小値と予め設定した膜厚−反射角極小値特性と比較して被膜3の膜厚を決定する比較手段とを少なくとも備えたことを特徴とする。 (4) Moreover, this invention is a film thickness measuring apparatus. WHEREIN: The light source 1 which irradiates the film 3 with a thickness of 200 nm or less provided on the substrate 2 as the measurement object, and the measurement object are placed and moved. stage 6, the light receiving unit 8 for receiving the reflected light caused interference from coating 3, the transmission axis of P-polarized light in the plane formed direction of the stage movement direction and the optical axis provided on at least one of the light receiving means 8 or the light source 1 setting the polarization filter 7, the film thickness preset the minimum value in fluctuation of the received light intensity of P-polarized light - in that it comprises at least a comparator means for determining the thickness as compared to the reflection angle minimum value characteristic coat 3 Features.

この様な各部材を備えることによって、装置構成を大幅に変更することなく、従来測定が困難であった薄膜の測定が可能となり、それによって、大型画像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。   By providing each of these components, it is possible to measure thin films that were previously difficult to measure without significantly changing the device configuration, thereby reducing the cost and increasing the display quality of large image display devices. The place that contributes to the realization

なお、P偏光を得るための偏光フィルタ7は、受光手段8側に設けても良いし、光源1側に設けても良いし、さらには、両方に設けても良いものである。
但し、装置構成の小型化或いは低コスト化の観点からは、受光素子側に偏光フィルタ7を設けることが望ましい。
The polarizing filter 7 for obtaining P-polarized light may be provided on the light receiving means 8 side, may be provided on the light source 1 side, or may be provided on both.
However, from the viewpoint of downsizing or cost reduction of the apparatus configuration, it is desirable to provide the polarizing filter 7 on the light receiving element side.

特に、受光手段8として、CCDカメラ等のエリアセンサ型のイメージセンサを用いた場合には、大面積の画像を一括して取得できるので、測定を簡単に且つ高速で行うことができ、また、分光器などの特殊な測定器を必要としないので装置構成を簡素化することができる。   In particular, when an area sensor type image sensor such as a CCD camera is used as the light receiving means 8, a large-area image can be acquired at a time, so that measurement can be performed easily and at high speed. Since a special measuring instrument such as a spectroscope is not required, the apparatus configuration can be simplified.

(5)また、本発明は、上記(4)において、光源1或いは受光手段8の一方のスペクトル幅を限定する波長フィルタを備えるとともに、スペクトル幅の限定を可変にすることにより反射光の強度変動における極小値と膜厚の関係を調整することで測定分解能を調整する調整機構を備えたことを特徴とする。   (5) Further, the present invention includes the wavelength filter for limiting the spectral width of one of the light source 1 or the light receiving means 8 in the above (4), and changing the limited spectral width to change the intensity of reflected light. And an adjustment mechanism for adjusting the measurement resolution by adjusting the relationship between the minimum value and the film thickness.

このように、測定時に波長フィルタを用いて、光源側、受光側のどちらかで光源1のスペクトルを制限する際に、スペクトル幅の限定を可変にする調整機構を備えることにより、検出する角度と膜厚の関係を変化させることができ、任意の関係で測定を行うことができる。   As described above, when the spectrum of the light source 1 is limited on either the light source side or the light receiving side using the wavelength filter at the time of measurement, the angle to be detected is provided by the adjustment mechanism that makes the limitation of the spectrum width variable. The film thickness relationship can be changed, and measurement can be performed with an arbitrary relationship.

(6)また、本発明は、上記(4)または(5)において、測定対象物を載置するとともに、裏面側が照射光に対する反射率が4%以下であり且つ反射率の面内均一性が3%以内の試料載置部材4をステージ6上に設置したことを特徴とする。   (6) Further, in the above (4) or (5), the present invention places the measurement object, the back side has a reflectance of 4% or less with respect to the irradiated light, and the in-plane uniformity of the reflectance. The sample mounting member 4 within 3% is placed on the stage 6.

この様に、P偏光の裏面反射をなくすために、裏面側に照射光に対する反射率が4%以下であり且つ反射率の面内均一性が3%以内の光吸収部材5を設けた試料載置部材4を用いることにより、装置構成を複雑化することなく測定精度を向上することができる。   In this way, in order to eliminate the back reflection of P-polarized light, the sample mounting provided with the light absorbing member 5 having a reflectance of 4% or less and an in-plane uniformity of the reflectance of 3% or less on the back surface side. By using the mounting member 4, the measurement accuracy can be improved without complicating the apparatus configuration.

本発明によれば、従来の光干渉式膜厚測定方法の基本原理を変更することなく且つ装置構成を大幅に変更することなく、従来測定が困難であった薄膜の測定が可能となり、それによって、大型画像表示装置等の低コスト化・高表示品質化が可能になる。   According to the present invention, it is possible to measure a thin film that has been difficult to measure conventionally without changing the basic principle of the conventional optical interference film thickness measuring method and without significantly changing the apparatus configuration. Therefore, it is possible to reduce the cost and improve the display quality of a large-sized image display device or the like.

ここで、図2乃至図9を参照して、本発明の実施の形態の膜厚測定方法を説明する。
図2参照
図2は、本発明の実施の形態に用いる膜厚測定装置の概念的構成図であり、測定対象の薄膜13を成膜した基板12からなる被測定試料11、被測定試料11を水平に載置・保持する試料載置台14、試料載置台14を水平に載置・保持するステージ17、ステージ17を一軸方向に移動させるレール18、薄膜13に測定用光を照射する面光源19、撮像用レンズ21を備えたエリアセンサ型のカメラ20、ステージ移動方向と光軸のなす面方向に光の透過軸を設定した偏光フィルタ22から構成される。
Here, with reference to FIG. 2 thru | or FIG. 9, the film thickness measuring method of embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 2 is a conceptual configuration diagram of a film thickness measuring apparatus used in the embodiment of the present invention, and shows a sample 11 to be measured and a sample 11 to be measured which are formed of a substrate 12 on which a thin film 13 to be measured is formed. A sample mounting table 14 for horizontally mounting and holding, a stage 17 for mounting and holding the sample mounting table 14 horizontally, a rail 18 for moving the stage 17 in a uniaxial direction, and a surface light source 19 for irradiating the thin film 13 with measurement light. An area sensor type camera 20 provided with an imaging lens 21 and a polarizing filter 22 having a light transmission axis set in a surface direction formed by the stage moving direction and the optical axis.

この試料載置台14は、裏面が粗面化されるとともに測定用光に対する反射率が4%以下の黒色材料16で被覆されたガラス基板15からなる。
なお、反射率の面内均一性が3%以内であることが望ましい。
The sample mounting table 14 is composed of a glass substrate 15 whose back surface is roughened and covered with a black material 16 having a reflectance of 4% or less for measurement light.
It is desirable that the in-plane uniformity of reflectance is within 3%.

また、ステージ17は、図示しないモータによって、カメラ20による撮像タイミングに合わせてステップ的に、特に、カメラ20の一画素の見込み角に対応した移動距離でステップ的に移動する。   Further, the stage 17 is moved stepwise by a motor (not shown) in accordance with the imaging timing of the camera 20, particularly, at a moving distance corresponding to the expected angle of one pixel of the camera 20.

また、カメラ20が試料載置台14の表面からHc の高さに、試料載置台14の法線に対してθc の角度に設置し、ステージ17を所定ピッチで動かしながらそのつどカメラで撮影する。 In addition, the camera 20 is set at a height of H c from the surface of the sample mounting table 14 at an angle θ c with respect to the normal line of the sample mounting table 14, and the stage 17 is moved at a predetermined pitch and photographed with the camera each time. To do.

図3参照
図3参照
次いで、測定データからカメラの歪みおよび、射影によるひずみを取り除いて撮影順ごとに撮影した画像31に1,2,・・・,m−1,mと番号を振り、撮影した各画像31のステージ上での移動ピッチに対応する垂直方向のピクセル列32(1,2・・・,n−1,n列)において、同じピクセル列32ではそれぞれ同一の反射角度での輝度となっているので、各ピクセル列32ごとに切り出し、被測定試料11が撮影されているピクセル列32のみを撮影順ごとに並べる画像合成を行うことで連続視野角画像33を作成する。
See Figure 3
See FIG. 3. Next, the camera 31 and the distortion caused by projection are removed from the measurement data, and numbers 1, 2,... In vertical pixel rows 32 (1, 2,..., N−1, n rows) corresponding to the moving pitch on 31 stages, the same pixel row 32 has a luminance at the same reflection angle. Therefore, the continuous viewing angle image 33 is created by performing image composition by cutting out each pixel row 32 and arranging only the pixel rows 32 in which the sample 11 to be measured is photographed in the order of photographing.

次いで、作成した連続視野角画像33から、ある特定のポイントの画素34の階調値を並べることで角度変換を行って反射角度−反射光強度特性を取得する。   Next, angle conversion is performed by arranging the gradation values of the pixels 34 at a specific point from the created continuous viewing angle image 33 to obtain a reflection angle-reflected light intensity characteristic.

図4参照
図4は、干渉の原理の説明図であり、複素屈折率がNm の基板41上に複素屈折率がNで厚さがd〔nm〕の被膜42を堆積させた試料に波長がλのP,S偏光が入射角θ0 で入射した場合の反射特性はフレネルの式によって記述されることになる。
なお、ここでは計算式を簡単にするために、入射光の強度を1に規格化している。
See Figure 4
FIG. 4 is an explanatory diagram of the principle of interference, and a wavelength of λ is applied to a sample in which a film 42 having a complex refractive index of N and a thickness of d [nm] is deposited on a substrate 41 having a complex refractive index of N m . The reflection characteristics when P and S polarized light are incident at an incident angle θ 0 are described by the Fresnel equation.
Here, in order to simplify the calculation formula, the intensity of incident light is normalized to 1.

ここで、被膜42中に進入したP,S偏光の屈折角をθ、基板41中に進入した光の屈折角をθm 、空気、即ち、入射媒質の屈折率をn0 とすると、P,S偏光の空気/被膜界面におけるフレネル係数ρ0p,ρ0s及び被膜界面におけるフレネル係数ρ1p,ρ1sは、それぞれ、
ρ0p=(n0 /cosθ0 −N/cosθ)/(n0 /cosθ0 +N/cosθ) ・・・ (1)
ρ1p=(N/cosθ−Nm /cosθm )/(N/cosθ+Nm /cosθm
・・・ (2)
ρ0s=(n0 ×cosθ0 −N×cosθ)/(n0 ×cosθ0 +N×cosθ) ・・・ (3)
ρ1s=(N×cosθ−Nm ×cosθm )/(N×cosθ+Nm ×cosθm
・・・ (4)
で表される。
Here, assuming that the refraction angle of P and S polarized light entering the coating 42 is θ, the refraction angle of light entering the substrate 41 is θ m , and the refractive index of air, that is, the incident medium is n 0 , P, The Fresnel coefficients ρ 0p and ρ 0s at the air / film interface of S-polarized light and the Fresnel coefficients ρ 1p and ρ 1s at the film interface are
ρ 0p = (n 0 / cos θ 0 −N / cos θ) / (n 0 / cos θ 0 + N / cos θ) (1)
ρ 1p = (N / cos θ−N m / cos θ m ) / (N / cos θ + N m / cos θ m )
(2)
ρ 0s = (n 0 × cos θ 0 −N × cos θ) / (n 0 × cos θ 0 + N × cos θ) (3)
ρ 1s = (N × cos θ−N m × cos θ m ) / (N × cos θ + N m × cos θ m )
(4)
It is represented by

すると、反射率Rp (λ,θ),Rs (λ,θ)は、Δ=(2π/λ)Ndcosθ0 とすると、
p =|ρp 2 =|〔ρ0p+ρ1pexp(−i2Δ)〕/〔1+ρ0pρ1pexp(−i2Δ)〕|2 ・・・(5)
s =|ρs 2 =|〔ρ0s+ρ1sexp(−i2Δ)〕/〔1+ρ0sρ1sexp(−i2Δ)〕|2 ・・・(6)
で表される。
Then, the reflectances R p (λ, θ) and R s (λ, θ) are Δ = (2π / λ) Nd cos θ 0 ,
R p = | ρ p | 2 = | [ρ 0p + ρ 1p exp (−i2Δ)] / [1 + ρ 0p ρ 1p exp (−i2Δ)] | 2 (5)
R s = | ρ s | 2 = | [ρ 0s + ρ 1s exp (−i2Δ)] / [1 + ρ 0s ρ 1s exp (−i2Δ)] | 2 (6)
It is represented by

ここで、光源の分光特性をI(λ)とすると、光源からの入射光の反射角θにおける各波長成分を含む全反射率Rall (θ)は、
all (θ)=∫I(λ)R(λ,θ)dλ(λ:λmin →λmax ) ・・・(7)
のように、光源の波長強度と反射強度毎の足し合わせで記述することが可能になる。
Here, assuming that the spectral characteristic of the light source is I (λ), the total reflectance R all (θ) including each wavelength component at the reflection angle θ of the incident light from the light source is
R all (θ) = ∫I (λ) R (λ, θ) dλ (λ: λ min → λ max ) (7)
As described above, it is possible to describe by adding together the wavelength intensity and reflection intensity of the light source.

なお、実際には、偏光軸に対して位置的な変化が発生するため、ステージの進行軸とカメラの光軸が交わる面上の光以外は、S偏光が混入して受光素子に到達してしまう。
この場合のS偏光とP偏光の混合比は、測定ポイントとカメラの光軸中心との位置関係から決定される。
Actually, since a positional change occurs with respect to the polarization axis, S-polarized light is mixed into the light receiving element except for light on the surface where the traveling axis of the stage and the optical axis of the camera intersect. End up.
In this case, the mixing ratio of S-polarized light and P-polarized light is determined from the positional relationship between the measurement point and the optical axis center of the camera.

即ち、測定ポイントがY軸方向に変化した場合、測定ポイントとカメラの光軸中心との位置関係から偏光軸に対する角度のズレδを計算することができる。
上記の式(5),(6)で計算したP偏光とS偏光の反射率に対して角度のズレ分を計算することによって角度−反射特性を取得することができる。
That is, when the measurement point changes in the Y-axis direction, the angle deviation δ with respect to the polarization axis can be calculated from the positional relationship between the measurement point and the optical axis center of the camera.
The angle-reflection characteristic can be obtained by calculating the angle deviation with respect to the reflectance of the P-polarized light and the S-polarized light calculated by the above formulas (5) and (6).

具体的には、入射角θと光軸中心の入射面でxy平面とのなす角をφ、カメラの光軸の傾きをγとすると、P偏光軸を透過軸としているのでP偏光軸に対するズレδは、
δ=cos-1(cosγ×cosθ×cosφ+sinγ×sinθ) ・・・(8)で表される。
Specifically, if the angle formed by the incident angle θ and the xy plane at the optical axis center is φ, and the inclination of the optical axis of the camera is γ, the P polarization axis is the transmission axis, so the deviation from the P polarization axis. δ is
δ = cos −1 (cos γ × cos θ × cos φ + sin γ × sin θ) (8)

P偏光及びS偏光は、P偏光軸に対するズレδに対して、それぞれRp /cosδ,Rs /sinδの比率で混合されるので、上記の式(7)は、
all (θ)=∫I(λ)〔Rp (λ,θ)/cosδ+Rs (λ,θ)/sinδ〕 dλ(λ:λmin →λmax ) ・・・(9)
となる。
Since the P-polarized light and the S-polarized light are mixed at a ratio of R p / cos δ and R s / sin δ, respectively, with respect to the deviation δ with respect to the P polarization axis,
R all (θ) = ∫I (λ) [R p (λ, θ) / cos δ + R s (λ, θ) / sin δ] dλ (λ: λ min → λ max ) (9)
It becomes.

また、光源の傾きやカメラの周辺減光等様々な要因での角度特性をC(θ)とすると、測定データD(θ)は、
D(θ)=C(θ)・Rall (θ) ・・・(10)
のように特性を記述することができる。
Further, when the angle characteristic due to various factors such as the tilt of the light source and the peripheral light reduction of the camera is C (θ), the measurement data D (θ) is
D (θ) = C (θ) · R all (θ) (10)
The characteristics can be described as follows.

この場合の角度特性C(θ)は、角度特性のわかっている基板を測定し角度特性を求め、取得した角度特性と元の角度特性の差を求めC( θ) を決定する。
例えば、角度特性のわかっているシリコン基板のP偏光取得時の角度特性をシミュレーションしてRall (θ)を取得し、シリコン基板で実測した測定データD( θ) をRall (θ)で割ることによってC(θ)が得られる。
In this case, the angle characteristic C (θ) is determined by measuring a substrate whose angle characteristic is known to obtain the angle characteristic, and obtaining a difference between the acquired angle characteristic and the original angle characteristic to determine C (θ).
For example, R all (θ) is obtained by simulating the angle characteristics at the time of obtaining P-polarized light of a silicon substrate whose angular characteristics are known, and measurement data D (θ) measured on the silicon substrate is divided by R all (θ). As a result, C (θ) is obtained.

このようにして取得したC(θ)用いて被測定試料から取得した画像から、角度特性C(θ)を取り除くことによって、正確な極小値を取る角度を取得することができる。
或いは、シミュレーションデータRall (θ)にC(θ)の特性をかけたものと、実測データD(θ)を直接比較するようにしても良いものである。
By removing the angle characteristic C (θ) from the image acquired from the sample to be measured using the C (θ) acquired in this way, an accurate minimum angle can be acquired.
Alternatively, the simulation data R all (θ) multiplied by the characteristic of C (θ) may be directly compared with the actual measurement data D (θ).

また、多層膜であっても、下の材質が均一である場合には1層目の膜厚を測定することも可能である。
この場合、下地が一定な実測サンプルを測定しテーブルを作成しても良いし、或いは、膜厚膜質が決定している場合には先のフレネル係数を利用したシミュレーションを利用して膜厚テーブルを作成しても良い。
Even in the case of a multilayer film, the thickness of the first layer can be measured if the underlying material is uniform.
In this case, a table may be created by measuring an actually measured sample with a constant background, or when the film thickness is determined, the film thickness table is calculated using a simulation using the Fresnel coefficient. You may create it.

図5参照
図5は、例えば、545nmの波長の光に対する屈折率n0 ,N,Nm を夫々、n0 =1,N=1.7265,Nm =1.5414とし、消衰係数をそれぞれ0,0.003640,0とするし、P偏光を利用してシミュレーションを行った膜厚変化に対する反射角度と反射強度の関係膜厚の変化に対する極小値の関係を図示したものであり、図に示すように極小となる角度が移動する。
See Figure 5
FIG. 5 shows, for example, that the refractive indexes n 0 , N, and N m for light having a wavelength of 545 nm are n 0 = 1, N = 1.7265, and N m = 1.5414, respectively, and the extinction coefficient is 0, respectively. The relationship between the reflection angle and the reflection intensity with respect to the change in film thickness simulated using P-polarized light is shown as the relationship between the minimum value with respect to the change in film thickness. The angle that becomes the minimum moves.

図6参照
図6は、膜厚変化と極小値を取る角度の相関を示した図であり、図4において検出した谷位置に対する膜厚の関係としてグラフ化したものであり、膜厚の増加とともに極小値を取る角度が漸増し、90nm付近で極大値となる。
この相関をデータベース化することによって測定した反射強度が極小値を取る角度から膜厚を求めることができる。
See FIG.
FIG. 6 is a graph showing the correlation between the change in film thickness and the angle at which the minimum value is obtained, and is a graph showing the relationship between the film thickness and the valley position detected in FIG. The angle taken gradually increases and reaches a local maximum around 90 nm.
By making this correlation into a database, the film thickness can be obtained from the angle at which the measured reflection intensity takes a minimum value.

シミュレーションによりテーブル作成を行う場合には、光源の分光特性とフレネルの係数を利用することと、カメラと光源の角度特性を予め取得したデータを用いてシミュレーションデータを補正することにより正確なテーブルを作成する。   When creating a table by simulation, create an accurate table by using the spectral characteristics of the light source and Fresnel coefficients, and correcting the simulation data using the data obtained in advance for the camera and light source angle characteristics. To do.

また、光学定数が未知で膜厚だけがわかっている場合は実際に角度特性を測定し実測データを利用したデータベースを作成する。
ここで、データベースの一例を図7に示す。
図7参照
If the optical constant is unknown and only the film thickness is known, the angle characteristic is actually measured and a database using actual measurement data is created.
An example of the database is shown in FIG.
See FIG.

しかし、P偏光を利用するため光の殆どが透過してしまうため、従来のステージ面ではステージの色の特性が発生したり偏光状態に変化が起こるが、本発明の実施の形態では、裏面反射をなくすように裏面が黒すりガラスの試料載置台14に置くことで裏面反射を取り除き反射光量が最小となる角度を測定しやすくなったので、この事情を図8を参照して説明する。   However, since most of the light is transmitted due to the use of P-polarized light, the color characteristics of the stage are generated and the polarization state is changed on the conventional stage surface. Since the back surface is removed and the angle at which the amount of reflected light is minimized can be easily measured by placing it on the sample mounting table 14 having a black ground glass so that the back surface is eliminated, this situation will be described with reference to FIG.

図8参照
図8は、反射・ 透過率−反射角特性の説明図であり、ここでは、薄膜の膜厚が100nmの膜厚のS偏光及びP偏光の反射・ 透過率−反射角特性を示している。
図から明らかなように、S偏光では角度変化に対して常に反射率は増加、透過率は減少していることがわかる。
一方、P偏光では反射率が0に近くなる角度が存在していることがわかるが、逆にそのポイントでは光を殆ど透過していることも確認できる。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the reflection / transmittance-reflection angle characteristics. Here, the reflection / transmittance / reflection angle characteristics of the S-polarized light and the P-polarized light having a thickness of 100 nm are shown. ing.
As can be seen from the figure, with S-polarized light, the reflectance always increases and the transmittance decreases as the angle changes.
On the other hand, it can be seen that there is an angle at which the reflectance is close to 0 in the P-polarized light, but conversely, it can be confirmed that light is almost transmitted at that point.

図9参照
図9は、P偏光の反射光強度のステージ面依存性の説明図であり、P偏光の波が極小となる角度付近においては光の殆どが裏面から抜けてしまうため、図に示すように基板を設置している下地の明るさや色合いによって極小値を取る角度が大きく変わってしまう。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the stage surface dependence of the intensity of reflected light of P-polarized light, and since most of the light escapes from the back surface near the angle where the wave of P-polarized light is minimized, it is shown in the figure. In this way, the angle at which the minimum value is taken varies greatly depending on the brightness and color tone of the substrate on which the substrate is installed.

そこで、ガラス基板上の薄膜を測定する際に、ステージ上に裏面が黒塗りのすりガラスからなるガラス基板を試料載置台14として使用することで裏面反射をなくしその極小角度を取得するのを容易になることが分かる。   Therefore, when measuring a thin film on a glass substrate, it is easy to eliminate the back surface reflection and obtain the minimum angle by using a glass substrate made of ground glass with a black back surface on the stage as the sample mounting table 14. I understand that

図10参照
図10は、蛍光管とカメラのRGBフィルタの組み合わせによりスペクトル帯域が制限された光を利用した場合の膜厚と極小値の関係を示した説明図である。
図から明らかなように、制限されたそれぞれの領域で膜厚と角度の関係が変化しており、測定に使用する光のスペクトルを変化させることが可能であることがわかる。
See FIG. 10. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the film thickness and the minimum value when light having a spectral band limited by the combination of the fluorescent tube and the RGB filter of the camera is used.
As is apparent from the figure, the relationship between the film thickness and the angle changes in each limited region, and it can be seen that the spectrum of light used for measurement can be changed.

以上を前提として、図11を参照して具体的実施例を説明する。
図11参照
図11は、本発明の実施例1の膜厚測定工程のフロー図であり、
まず、最初の工程として、
A.画像を取得する。
画像取得工程においては、図2に示した膜厚測定装置を用いるが、面光源19としては、蛍光灯、例えば、光源色EX−N〔JIS規格による三波長発光型昼白色蛍光灯〕を用い、カメラの分光特性により取得する光はフィルタリングされ、光源の帯域を460〜610nmに制限された状態に等しくなるようにするとともに、800mm角サイズとし、測定エリア全面で正反射が得られるように設置する。
Based on the above, a specific embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a flowchart of the film thickness measurement process of Example 1 of the present invention.
First, as the first step,
A. Get an image.
In the image acquisition step, the film thickness measuring apparatus shown in FIG. 2 is used, but as the surface light source 19, a fluorescent lamp, for example, a light source color EX-N (three-wavelength emission daylight white fluorescent lamp according to JIS standard) is used. The light acquired by the spectral characteristics of the camera is filtered so that the band of the light source is equal to the state limited to 460 to 610 nm, and the size is set to 800 mm square so that regular reflection can be obtained over the entire measurement area. To do.

また、この試料載置台14を構成するガラス基板15は、裏面の表面が光を十分散乱可能な荒さのスリガラスを用いる。
また、ガラス基板15の裏面に設ける黒色材料16は、裏面に黒色アクリル樹脂を吹き付け塗装することにより作成する。
Moreover, the glass substrate 15 which comprises this sample mounting base 14 uses the ground glass of the roughness in which the surface of a back surface can fully scatter light.
Moreover, the black material 16 provided on the back surface of the glass substrate 15 is created by spraying and painting black acrylic resin on the back surface.

また、カメラ20は試料載置台14の表面からHc =430mmの高さに、試料載置台14の法線に対してθc =48°の角度に設置し、撮像用レンズの画角を40°とすることによって、28°〜68°の範囲の反射角のデータを取得する。 The camera 20 is installed at a height of H c = 430 mm from the surface of the sample mounting table 14 at an angle of θ c = 48 ° with respect to the normal of the sample mounting table 14, and the angle of view of the imaging lens is set to 40. By setting the angle, the data of the reflection angle in the range of 28 ° to 68 ° is acquired.

また、被測定試料11の大きさを3300mm×4400mmとすると、カメラ20の鉛直直下の位置から1064.287mm(=430mm×tan68°)の位置を測定限界、即ち、測定のスタート地点として、ステージ17を例えば1.31mmピッチで1058回動かしながらそのつどトリガ信号を出力してカメラで撮影する。   Further, if the size of the sample 11 to be measured is 3300 mm × 4400 mm, the stage 17 is set at a measurement limit, that is, a measurement start point, at a position 1064.287 mm (= 430 mm × tan 68 °) from the position directly below the camera 20. For example, a trigger signal is output each time the camera is rotated 1058 at a pitch of 1.31 mm, and the camera takes a picture.

取得した画像は、画像処理装置へ転送し、この工程を測定エリアを通過するまで、即ち、被測定試料11の後端が28°の角度を通過するまで繰り返すことによって、画像取得工程は終了する。   The acquired image is transferred to the image processing apparatus, and this process is repeated until it passes through the measurement area, that is, until the rear end of the sample 11 to be measured passes through an angle of 28 °, thereby completing the image acquisition process. .

次いで、
B.画像変換を行う。
この画像変換工程においては、測定した画像D(θ)を上述の角度特性C(θ)で割ることによってカメラの歪みを取り除き、次いで、射影によるひずみを取り除くフラット補正を行ったのち、補正画像からステージ上での1.31mmに対応するピクセル列だけ抜き取り、角度と位置の関係に治し再配置し、角度変化を取得できる連続視野角画像を合成する。
Then
B. Perform image conversion.
In this image conversion step, the distortion of the camera is removed by dividing the measured image D (θ) by the angle characteristic C (θ) described above, and then flat correction is performed to remove the distortion caused by the projection, and then from the corrected image. Only a pixel row corresponding to 1.31 mm on the stage is extracted, rearranged according to the relationship between the angle and the position, and a continuous viewing angle image that can acquire the angle change is synthesized.

次いで、
C.谷検出を行う。
この谷検出工程においては、連続視野角画像から、特定のポイントの画像の反射角度−反射光強度特性、即ち、反射角度−階調特性を取得し、この特性を角度θで微分することによって階調の極値を求め、この極値の内の極小値となる反射角度を取り出す。
Then
C. Perform valley detection.
In this valley detection step, the reflection angle-reflected light intensity characteristic of the image at a specific point, that is, the reflection angle-gradation characteristic, is obtained from the continuous viewing angle image, and this characteristic is differentiated with respect to the angle θ to obtain a step. The extreme value of the tone is obtained, and the reflection angle at which the local minimum value is obtained is taken out.

最後に、
D.膜厚変換を行う。
この膜厚変換工程においては、谷検出で取得した極小値となる反射角度と予め作成したテーブルと比較し最も角度差の小さい時の角度に対応した膜厚を膜厚値として計算する。 この工程を画像内の全点に対して行い膜厚を算出することで全工程は終了する。
Finally,
D. Perform film thickness conversion.
In this film thickness conversion step, the film thickness corresponding to the angle at which the angle difference is the smallest is calculated as the film thickness value by comparing the reflection angle, which is the minimum value obtained by valley detection, with a previously created table. This process is completed for all the points in the image, and the film thickness is calculated.

本発明においては、移動方向の入射面方向に偏光フィルタの透過軸を設けそこから抜けてきた光の反射強度の反射角度依存性を用いることによって1μm以下、特に、200nm近傍の極薄膜の膜厚を±3%程度の精度で測定することが可能になる。   In the present invention, the transmission axis of the polarizing filter is provided in the direction of the incident surface in the moving direction, and the reflection angle dependence of the reflection intensity of the light that has passed through the transmission axis is used. Can be measured with an accuracy of about ± 3%.

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, although a 3CCD type color area sensor is used as the light receiving device in the above embodiment, 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, the installation height H, and the viewing angle for capturing images set in the above 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、上記の実施例の説明においては、連続視野角画像取得に際しては、ステージをステップ的に移動させているが、ステージの移動はステップ的な移動に限られるものではなく、ステージを連続的に移動させながら撮像画素の1画素に対応する距離を移動する毎にトリガ信号を発生させて画像を撮像するようにしても良いものである。   Further, in the description of the above embodiment, the stage is moved stepwise when acquiring the continuous viewing angle image, but the movement of the stage is not limited to the stepwise movement, and the stage is continuously moved. Each time a distance corresponding to one pixel of the imaging pixel is moved while moving, a trigger signal may be generated to capture an image.

また、上記の実施例においては、裏面を粗面化したスリガラスの裏面にコーティングする黒色材料として黒色アクリル樹脂を用いているが、Cr被膜或いは酸化Cr被膜を用い、めっき法やスパッタ法でコーティングしても良いものである。   In the above embodiment, black acrylic resin is used as the black material for coating the back surface of the ground glass having a roughened back surface. However, a Cr film or a Cr oxide film is used, and coating is performed by plating or sputtering. It is good.

また、試料載置台の基材としてガラスを用いる場合に、黒色コーティングするとともに、ガラス自体に黒色染料或いは黒色顔料を混ぜて黒色ガラスとしても良いものであり、要するに、測定に使用する波長に対する反射率が4%以下であれば良い。
特に、反射率の面内均一性を3%以内にすることが望ましい。
In addition, when glass is used as the substrate for the sample mounting table, black coating is possible, and black dye or black pigment may be mixed with the glass itself to form black glass. In short, reflectivity with respect to the wavelength used for measurement. Is 4% or less.
In particular, it is desirable that the in-plane uniformity of the reflectance is within 3%.

また、試料載置台の基材はガラスに限られるものではなく、黒色にコーティングしたプラスチック、黒色にコーティングした金属板を用いても良いものである。   Moreover, the base material of a sample mounting base is not restricted to glass, You may use the plastic plate coated black and the metal plate coated black.

さらには、資料載置台を用いることなく、ステージ自体の表面を機能メッキ法により黒色Crメッキしたり、或いは、黒色アルマイトしたCuの黒染を施して黒色被膜を形成しても良いものである。   Furthermore, the black coating may be formed by black Cr plating on the surface of the stage itself by a functional plating method or by black dyeing of black anodized Cu without using a material mounting table.

また、実測によって得られた変動波形と理論的に求めた反射角度−反射強度曲線とをフィッティングして、膜厚だけではなく屈折率や吸収係数などの光学定数を求めることもできるものであり、演算時間と測定目的に応じて、最適な方法を選択するようにする。   In addition, it is possible to obtain not only the film thickness but also optical constants such as refractive index and absorption coefficient by fitting the fluctuation waveform obtained by actual measurement and the theoretically obtained reflection angle-reflection intensity curve, The optimum method should be selected according to the calculation time and measurement purpose.

また、上記の実施例においては、フラットパネルディスプレイにおける透明電極の膜厚の取得方法として説明しているが、透明電極に限られるものではなく、各種の金属膜、有機膜或いは無機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く、例えば、サイドライト方式のバックライト或いはサイドライト方式のフロントライトにおける導光板の光出射面に設ける反射防止膜の成膜に工程にも適用されるものである。   In the above-described embodiments, the method for obtaining the film thickness of the transparent electrode in the flat panel display is described. However, the method is not limited to the transparent electrode, and the film thickness of various metal films, organic films, or inorganic films. It is only necessary to be transparent or semi-transparent to the wavelength of the light source. For example, it is provided on the light exit surface of the light guide plate in the sidelight type backlight or the sidelight type frontlight. The present invention is also applied to a process for forming an antireflection film.

また、上記の実施例においては、偏光フィルタを受光装置側に設けているが、被測定試料のサイズが比較的小さい場合には、被測定試料側に設けても良いものであり、さらには、ノイズをより低減するために、被測定試料側と受光装置側の両方に設けても良いものである。   In the above embodiment, the polarizing filter is provided on the light receiving device side. However, if the size of the sample to be measured is relatively small, it may be provided on the sample to be measured side. In order to further reduce noise, it may be provided on both the measured sample side and the light receiving device side.

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る工程全般に適用されるものであり、要するに、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。   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 It 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 a general process of applying a thin film on a plate-like body. Is applied to all film forming processes for forming a thin film of micron to submicron order on a flat substrate.

本発明の測定原理の説明図である。It is explanatory drawing of the measurement principle of this invention. 本発明の実施の形態に用いる膜厚測定装置の概念的構成図である。It is a notional block diagram of the film thickness measuring apparatus used for embodiment of this invention. 画像合成及び角度変換の手順の説明図である。It is explanatory drawing of the procedure of image composition and angle conversion. 干渉の原理の説明図である。It is explanatory drawing of the principle of interference. 反射角度−反射強度特性の膜厚依存性の説明図である。It is explanatory drawing of the film thickness dependence of a reflection angle-reflection intensity characteristic. 膜厚変化と極小値を取る角度の相関の説明図である。It is explanatory drawing of the correlation of the angle which takes a film thickness change and local minimum. データベースの一例である。It is an example of a database. 反射・透過率−反射角特性の説明図である。It is explanatory drawing of a reflectance and transmittance | permeability-reflection angle characteristic. P偏光の反射光強度のステージ面依存性の説明図である。It is explanatory drawing of the stage surface dependence of the reflected light intensity of P polarized light. 膜厚変化と極小値を取る角度の相関のスペクトル帯域依存性の説明図である。It is explanatory drawing of the spectral band dependence of the correlation of the angle which takes a minimum value with a film thickness change. 本発明の実施例1の膜厚測定工程のフロー図である。It is a flowchart of the film thickness measurement process of Example 1 of this invention. 従来の膜厚測定装置の概念的構成図である。It is a notional block diagram of the conventional film thickness measuring apparatus. 反射角度−反射強度特性図である。It is a reflection angle-reflection intensity characteristic view.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 基板
3 被膜
4 試料載置部材
5 光吸収部材
6 ステージ
7 偏光フィルタ
8 受光手段
11 被測定試料
12 基板
13 薄膜
14 試料載置台
15 ガラス基板
16 黒色材料
17 ステージ
18 レール
19 面光源
20 カメラ
21 撮像用レンズ
22 偏光フィルタ
31 画像
32 ピクセル列
33 連続視野角画像
34 画素
41 基板
42 被膜
43 ステージ
51 面光源
52 カラーCCDカメラ
53 撮像用レンズ
54 フィルタ
55 測定パネル
56 ステージ
57 レール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Substrate 3 Coating 4 Sample mounting member 5 Light absorption member 6 Stage 7 Polarizing filter 8 Light receiving means 11 Sample to be measured 12 Substrate 13 Thin film 14 Sample mounting table 15 Glass substrate 16 Black material 17 Stage 18 Rail 19 Surface light source 20 Camera 21 Imaging Lens 22 Polarizing Filter 31 Image 32 Pixel Row 33 Continuous Viewing Angle Image 34 Pixel 41 Substrate 42 Coating 43 Stage 51 Surface Light Source 52 Color CCD Camera 53 Imaging Lens 54 Filter 55 Measurement Panel 56 Stage 57 Rail

Claims (6)

光源からの照射光を測定対象物である基板上に設けた厚さが200nm以下の被膜に入射させ、前記被膜からの干渉を起こした反射光を、前記被膜の主面に対する前記照射光の入射角を変化させながら受光手段により、ステージ移動方向と光軸のなす面方向に光の透過軸を設けた偏光フィルタを透過したP偏光光の反射強度を測定し、前記測定した反射光の強度変動における極小値を取る反射角から前記被膜の膜厚を取得することを特徴とする膜厚測定方法。 Irradiation light from a light source is incident on a coating having a thickness of 200 nm or less provided on a substrate that is a measurement object, and reflected light that causes interference from the coating is incident on the main surface of the coating. the light receiving means while changing the angle, the reflection intensity of the moving direction of the stage and the P-polarized light which a polarizing filter is transmitted through provided on the plane formed direction of the optical axis the transmission axis of the light is measured, the intensity variation of the reflected light the measurement A film thickness measuring method, comprising: obtaining a film thickness of the film from a reflection angle at which a minimum value is taken. 上記照射光或いは入射光の一方のスペクトル幅を波長フィルタにより限定することで、反射光の強度変動における極小値と膜厚の関係を調整し、測定分解能を調整し膜厚測定時の測定感度を変更可能にしたことを特徴とする請求項1記載の膜厚測定方法。 By limiting the spectral width of one of the irradiation light or incident light with a wavelength filter, the relationship between the minimum value and the film thickness in the intensity fluctuation of the reflected light is adjusted, the measurement resolution is adjusted, and the measurement sensitivity during film thickness measurement is increased. The film thickness measuring method according to claim 1, wherein the thickness can be changed. 上記測定対象物を、裏面側が上記照射光による透過光の反射率が4%以下であり且つ反射率の面内均一性が3%以内の試料載置部材を介してステージ上に載置した状態で反射強度を測定することを特徴とする請求項1または2に記載の膜厚測定方法。 A state where the measurement object is placed on the stage via a sample placement member whose back side has a reflectance of transmitted light by the irradiation light of 4% or less and an in-plane uniformity of the reflectance of 3% or less. The film thickness measuring method according to claim 1, wherein the reflection intensity is measured by the method. 測定対象物である基板上に設けた厚さが200nm以下の被膜を照射する光源、前記測定対象物を載置するとともに移動するステージ、前記被膜からの干渉を起こした反射光を受光する受光手段、前記受光手段或いは光源の少なくとも一方に設けたステージ移動方向と光軸のなす面方向にP偏光光の透過軸を設けた偏光フィルタ、上記P偏光光の受光強度の変動における極小値と予め設定した膜厚−反射角極小値特性と比較して前記被膜の膜厚を決定する比較手段とを少なくとも備えたことを特徴とする膜厚測定装置。 A light source for irradiating a film having a thickness of 200 nm or less provided on a substrate as a measurement object, a stage on which the measurement object is placed and moved, and a light receiving means for receiving reflected light causing interference from the film , the light receiving means or polarizing filter having a transmission axis of P-polarized light in the plane formed direction of the stage movement direction and the optical axis provided on at least one of the light source, preset a minimum value of variations in the received light intensity of the P-polarized light A film thickness measuring apparatus comprising at least comparing means for determining the film thickness of the coating film in comparison with the film thickness-reflection angle minimum value characteristic. 上記光源或いは受光手段の一方のスペクトル幅を限定する波長フィルタを備えるとともに、前記スペクトル幅の限定を可変にすることにより反射光の強度変動における極小値と膜厚の関係を調整することで測定分解能を調整する調整機構を備えたことを特徴とする請求項4記載の膜厚測定装置。 A wavelength filter for limiting the spectral width of one of the light source or the light receiving means is provided, and the measurement resolution is adjusted by adjusting the relationship between the minimum value and the film thickness in the intensity fluctuation of the reflected light by making the spectral width limit variable. 5. The film thickness measuring apparatus according to claim 4, further comprising an adjusting mechanism for adjusting the thickness. 上記測定対象物を載置するとともに、裏面側が上記照射光に対する反射率が4%以下であり且つ反射率の面内均一性が3%以内の試料載置部材を上記ステージ上に設置したことを特徴とする請求項4または5に記載の膜厚測定装置。 The measurement object is placed, and the sample placement member whose back side has a reflectance of 4% or less with respect to the irradiation light and whose in-plane uniformity of the reflectance is within 3% is placed on the stage. The film thickness measuring apparatus according to claim 4 or 5, characterized by the above.
JP2005269703A 2005-09-16 2005-09-16 Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus Expired - Fee Related JP4084817B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005269703A JP4084817B2 (en) 2005-09-16 2005-09-16 Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005269703A JP4084817B2 (en) 2005-09-16 2005-09-16 Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007078608A JP2007078608A (en) 2007-03-29
JP4084817B2 true JP4084817B2 (en) 2008-04-30

Family

ID=37939084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005269703A Expired - Fee Related JP4084817B2 (en) 2005-09-16 2005-09-16 Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4084817B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011105040A1 (en) 2010-02-26 2011-09-01 アイシン精機株式会社 Coating film inspection apparatus and inspection method

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5049081B2 (en) * 2007-09-25 2012-10-17 国立大学法人 名古屋工業大学 Quartz crystal resonator, mass / volume measuring apparatus and mass / volume measuring method using the same
JP2010164559A (en) * 2008-12-19 2010-07-29 Fujifilm Corp Inspection device
JP2012008058A (en) * 2010-06-28 2012-01-12 Meiwa E Tec:Kk Temperature measurement device
JP2012184988A (en) * 2011-03-04 2012-09-27 Toray Eng Co Ltd Testing apparatus and method for film thickness unevenness
JP6365977B2 (en) * 2014-07-25 2018-08-01 凸版印刷株式会社 Three-dimensional shape measuring device, three-dimensional shape measuring method, and thin film measuring device
WO2021014689A1 (en) * 2019-07-24 2021-01-28 国立大学法人北海道大学 Thickness measurement device and method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01232202A (en) * 1988-03-14 1989-09-18 Teru Kyushu Kk Film thickness measuring method
US4999014A (en) * 1989-05-04 1991-03-12 Therma-Wave, Inc. Method and apparatus for measuring thickness of thin films
JP3106790B2 (en) * 1993-09-01 2000-11-06 株式会社日立製作所 Thin film characteristic value measuring method and apparatus
JP3495797B2 (en) * 1994-11-29 2004-02-09 東レエンジニアリング株式会社 Optical constant measuring method and device
JP2000227310A (en) * 1999-02-08 2000-08-15 Ricoh Co Ltd Instrument and method for measuring film thickness and refractive index
JP2004069651A (en) * 2002-08-09 2004-03-04 Omron Corp Instrument for measuring film thickness
JP3742801B2 (en) * 2003-03-18 2006-02-08 独立行政法人科学技術振興機構 Film thickness acquisition method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011105040A1 (en) 2010-02-26 2011-09-01 アイシン精機株式会社 Coating film inspection apparatus and inspection method
US8513608B2 (en) 2010-02-26 2013-08-20 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Coating film inspection apparatus and inspection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007078608A (en) 2007-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4084817B2 (en) Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus
KR960013677B1 (en) Apparatus and method for interferometrically measuring the thickness of thin films using full aperture irradiation
JP4216209B2 (en) Film thickness measuring method and apparatus
US9316539B1 (en) Compact spectrometer
KR101890663B1 (en) Method for measuring film thickness distribution
US9316540B1 (en) Compact spectrometer
US20050094160A1 (en) Two-dimensional spectroscopic system and film thickness measuring system
US20090059228A1 (en) Spectroscopic ellipsometer, film thickness measuring apparatus, and method of focusing in spectroscopic ellipsometer
TWI386617B (en) Reflective measurement method of film thickness by spectral image system
US7990536B2 (en) System and method for measuring reflectance of object
US9952090B2 (en) Detecting apparatus and detecting method thereof
JP2002098591A (en) Spectral oval polarimeter provided with refractive lighting optical system
TWI284729B (en) Acquiring method of film thickness
JP4100330B2 (en) Thin film measuring method and thin film measuring apparatus
JP2012189406A (en) Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus
JP2009204608A (en) Defect inspection apparatus
JPH09133517A (en) Distribution measuring device
JP2007304042A (en) Device and method for measuring excoriation
JP2006071316A (en) Film thickness acquiring method
JP3811728B2 (en) Film thickness acquisition method
JP2935412B2 (en) Method and apparatus for measuring thickness of thin film and method for manufacturing optical filter
JP4759772B2 (en) Thin film thickness measuring method and thin film thickness measuring apparatus
JP5184842B2 (en) Colored film thickness measuring method and apparatus
Rykowski et al. 9.3: The Use of an Imaging Sphere for High‐Throughput Measurements of Display Performance—Technical Challenges and Mathematical Solutions
TWI841029B (en) Phase detection method of reflective resonance sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070904

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071102

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: 20080212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080215

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: 20110222

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees