JP5184842B2

JP5184842B2 - 着色膜厚測定方法及び装置

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Publication number: JP5184842B2
Application number: JP2007213720A
Authority: JP
Inventors: 久志白岩
Original assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Current assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2027-08-20
Also published as: JP2009047544A

Description

本発明は、光透過率、反射率に波長分布がある平面状の着色膜の膜厚を測定するために適用される着色膜厚測定方法及び装置に関するものである。

液晶パネルのような大型基板に被着されたカラーフィルタ（ＣＦ）等の膜厚を測定する方法として、光の干渉現象を用いて膜厚を測定する方法（分光干渉法）が知られているが、分光干渉法では、測定スポット範囲の膜厚にムラがある場合、分光干渉波形が打ち消されて、測定スポット範囲の膜厚値が正確に測定できない。そのため、膜厚にムラのあるサンプルでは、測定スポットを充分に微少サイズにしないと、分光干渉波形が取得できなかった。また、分光干渉法では、光透過率が高い波長範囲でないと、膜厚測定ができなかった。

そこで、膜の光透過率（吸光度）を測定してその膜厚を測定する吸光度膜厚測定方法が提案されている。
一般に、光透過率と膜厚は相関関係にあり、光透過率をＴ、膜の膜厚をＤ、膜の光吸収係数をｋとすると、Ｔ＝ｅｘｐ（−ｋＤ）の関係がある（ランベルト・ベールの法則）。したがって、膜の光透過率が分かれば、前記式からその膜厚を測定することができる。この吸光度膜厚測定方法は、分光干渉法と比べて、光透過率の大きなサンプル、光透過率の小さなサンプル、いずれのサンプルに対しても、精度のよい膜厚測定ができるとされている。つまり、測定可能なサンプルの光透過率若しくは膜厚の範囲が広いという利点がある。

この吸光度膜厚測定方法は、最近のインクジェットＣＦ等の画素内にムラのあるサンプルの膜厚測定とか、ガラス端面近くの細かい塗りムラがある部分の膜厚測定では、測定スポット範囲の平均的な膜厚値が測定できるので、特に有効である。
ところで、着色膜の膜厚を測定するには、測定する波長をどの波長に選ぶかが問題となる。

下記特許文献１では、膜の膜厚を透過光によって測定するには、厚さ変化に対する光透過率変化が安定であり、かつ、波長の変動に対して安定な波長範囲を選ぶことが必要であると記載されている（特許文献１の［００１８］参照）。
特開平５−１０７２７号公報

本件発明者は、膜の膜厚と光の波長との相関を詳しく調べたところ、吸光度と膜厚が相関関係にある波長範囲と、相関関係の少ない波長範囲があることがわかった。この理由は、吸光度の小さい（光透過率の大きな）波長範囲であれば、干渉の影響が無視できなくなり、それが膜厚の測定に誤差を与えるものと考えられる。
したがって、膜厚を求める場合に、波長範囲を指定することにより、膜厚と吸光度の、さらに良好な相関関係が得られることがわかった。

本発明の目的は、吸光度に基づいて膜厚を測定する場合、波長範囲を指定することにより、膜厚と吸光度との良い相関が得られ、正確な膜厚の測定ができる着色膜厚測定方法及び装置を提供することである。

本発明の着色膜厚測定方法は、測定対象となる膜（サンプル）を特定し、前記サンプルと同一成分、同一構造の膜であって、膜厚が既知の膜（リファレンス）を用意し、膜厚の違う前記リファレンスに対して光透過率測定を行い、波長ごとに、膜厚と吸光度との関係を表す直線を求め、前記リファレンスの膜厚との相関度を求め、相関度の大きな波長範囲を正確な膜厚の測定ができる波長範囲として指定し、当該指定された波長範囲で、膜厚と吸光度との関係を記述した検量線を作成して記憶し、前記サンプルの吸光度を測定し、前記指定された波長範囲の吸光度を前記検量線に当てはめることによって、サンプルの膜厚を求める方法である。

この方法によれば、膜厚と吸光度との相関度を求め、相関度の大きな波長範囲を指定し、当該指定された波長範囲で、膜厚と吸光度との関係を記述した検量線を作成して記憶する。サンプルの膜厚を求める場合、前記サンプルの吸光度を測定し、前記指定された波長範囲の吸光度を前記検量線に当てはめる。このように吸光度を測定する場合の波長範囲を指定することで、膜厚と相関関係の強い波長範囲を使って膜厚測定ができ、膜厚を正確に測定することができる。

前記検量線を作成する手順において、膜厚と、当該指定された波長範囲の中の複数の特定された波長の吸光度を平均した平均吸光度との関係を記述した検量線を作成して記憶し、サンプルの膜厚を求める手順において、前記指定された波長範囲の中の複数の特定された波長の吸光度を平均した平均吸光度を求め、この平均吸光度を前記検量線に当てはめることによって、サンプルの膜厚を求めてもよい。このように複数の特定された波長の吸光度を平均した平均吸光度を採用することにより、吸光度の測定誤差を吸収することができ、さらに正確な膜厚を得ることができる。

特に前記サンプルについて測定された吸光度に基づいて、色度演算も同時に行い、Ｘ，Ｙ，Ｚ値又はｘ，ｙ値を求めることとすれば、色度測定と同時に膜厚測定ができる。
また、本発明の着色膜厚測定装置は、測定対象となる膜（サンプル）を設置するためのサンプル設置基板と、前記サンプル設置基板に設置されたサンプルに光を照射する測定用光源部と、サンプルからの光を入射し、光量スペクトル信号を生成する分光光度計と、前記分光光度計の出力光量スペクトル信号に基づいて、膜厚測定処理を行うコンピュータとを備え、前記コンピュータは、前記サンプルと同一成分、同一構造の膜であって、膜厚が既知で膜厚の違う複数の膜（リファレンス）の各膜厚と吸光度との関係を表す直線と前記リファレンスの膜厚との相関関係の強い指定波長範囲の中で、膜厚と吸光度との関係を記述した検量線を記憶し、前記コンピュータは、前記サンプルの前記指定波長範囲の吸光度を前記検量線に当てはめることによって、前記サンプルの膜厚を求めるものである。

この着色膜厚測定装置は、前記着色膜厚測定方法の発明と実質同一発明にかかる装置であり、吸光度を測定する場合波長範囲を指定することにより、膜厚と吸光度の良い相関がとれ、膜厚を正確に測定することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の着色膜厚測定方法を実施するための膜厚測定装置（マクロ光学系）を示すブロック図である。
膜厚測定装置は、測定対象となる膜（サンプルＳという）を設置するための、水平面（ＸＹ面）上を移動することができるサンプル設置基板２と、サンプル設置基板２の下から上方向に光を照射する投光部８と、サンプルを透過した光を受光する受光部９とを備えている。サンプル設置基板２の中央部には光が透過することのできる孔２ａが設けられていて、サンプルＳはこの孔２ａの上に設置される。投光部８と受光部９は、それぞれ独立して上下動可能であるとともに、連動して上下動可能となっている。

投光部８は、測定用光源８ａと、測定用光源８ａからの光を導く光ファイバ８ｂとを備えている。なお、測定用光源８ａは広い範囲に広がったスペクトルを含む光源であることが望ましいので、たとえばハロゲンランプなどが用いられる。光ファイバ８ｂの先端に装着された、レンズを内蔵した先端筒部８ｃの投光スポット径はたとえば５ｍｍである。
受光部９は、サンプルＳを透過した光を導く光ファイバ９ａを備えている。光ファイバ９ａの先端に装着された、レンズを内蔵した先端筒部９ｂの受光スポット径はたとえば２０ｍｍである。

光ファイバ９ａを伝搬した、サンプルＳの透過光はＭＣＰＤ（分光光度計）６に入射され、ここでサンプルＳの透過光の光量スペクトル信号が生成される。ＭＣＰＤ６から出力された光量スペクトル信号は、本発明の着色膜厚測定方法を実現するためのプログラムが格納されたコンピュータ７に入力される。コンピュータ７にはキーボード７ａと、液晶ディスプレイＬＣＤ７ｂが接続されている。

図２は、本発明の着色膜厚測定方法を実施するための他の膜厚測定装置（顕微光学系）を示すブロック図である。
膜厚測定装置は、測定対象となる膜（サンプルＳという）を設置するための、水平面（ＸＹ面）上を移動することができるサンプル設置基板２と、サンプル設置基板２の下から上方向に光を照射する透過光源部３と、基板の上から下方向に光を照射する反射光源部４とを備えている。サンプル設置基板２の中央部には光が透過することのできる孔２ａが設けられていて、サンプルＳはこの孔２ａの上に設置される。透過光源部３と反射光源部４は、それぞれ独立して上下動可能であるとともに、連動して上下動可能となっている。

透過光源部３は、測定用光源３ａと、測定用光源からの光を導く光ファイバ３ｂと、位置合わせ用光源３ｃと、位置合わせ用光源３ｃからの光を導く光ファイバ３ｄと、第一のビームスプリッタ３ｅと、第一のビームスプリッタ３ｅから出力される光を集光してサンプルＳに当てるためのレンズを内蔵した先端筒部３ｆとを備えている。第一のビームスプリッタ３ｅは、測定用光源３ａの光を通過させるとともに、位置合わせ用光源３ｃからの光をサンプルＳに向けて反射させる。なお、測定用光源３ａは広い範囲に広がったスペクトルを含む光源であることが望ましいので、たとえばハロゲンランプなどが用いられる。位置合わせ用光源３ｃは、可視光を発する光源であればよく、その種類は問わない。先端筒部３ｆの投光スポット径はたとえば２０μｍである。

反射光源部４は、測定用光源４ａと、測定用光源４ａからの出力光を導く光ファイバ４ｂと、光ファイバ４ｂの先端から出力される光をサンプルＳに向けて屈曲させる第二のビームスプリッタ４ｃと、第二のビームスプリッタ４ｃで屈曲された光を集光してサンプルＳに当てるためのレンズを内蔵した先端筒部４ｄとを備えている。先端筒部４ｄの投受光スポット径はたとえば４０μｍである。

さらに反射光源部４は、サンプルＳを反射して戻って第二のビームスプリッタ４ｃを通過した光を一部反射させる第三のビームスプリッタ４ｅと、第三のビームスプリッタ４ｅで反射された光を導く光ファイバ４ｆと、第三のビームスプリッタ４ｅを通過した光に基づいてその像を形成して画像信号に変換するＣＣＤカメラ４ｇと、前記光ファイバ４ｆに分岐接続された位置合わせ用光源４ｈとを備えている。

ＣＣＤカメラ４ｇで撮影した画像信号は画像モニタ５に入力され、ここで位置合わせ用光源３ｃ，４ｈの光で照らされたサンプルＳを観察することができる。また、第三のビームスプリッタ４ｅを反射し光ファイバを伝搬したサンプルＳの反射光はＭＣＰＤ（分光光度計）６に入射され、ここでサンプルＳの反射光又は透過光の光量スペクトル信号が生成される。ＭＣＰＤ６から出力された光量スペクトル信号は、本発明の着色膜厚測定方法を実現するためのプログラムが格納されたコンピュータ７に入力される。コンピュータ７にはキーボード７ａと、液晶ディスプレイＬＣＤ７ｂが接続されている。

次に、これらの膜厚測定装置における膜厚測定手順を、カラーフィルタの透過光測定を例にとって説明する。
（１）リファレンス測定−検量線の作成
まず、リファレンスＲと同じガラス成分、同じ膜厚の素ガラス（色の付いていないガラス）を用意し、サンプル設置基板２に設置し、位置合わせ用光源３ｃから光を照射して、画像モニタ５で観察しながら、ピントの合った投光スポットが反射光源部４の視野に映るように、透過光源部３と反射光源部４とをそれぞれ上下移動させる。なおこの上下移動は、測定者が行ってもよいが、公知のオートフォーカス機構を利用しても良い。

この状態で、位置合わせ用光源３ｃを消灯し、測定用光源３ａの光源を点灯し素ガラスに照射する。素ガラスを透過した光は、反射光源部４の先端筒部４ｄに入り、第二のビームスプリッタ４ｃを通過し第三のビームスプリッタ４ｅで反射され、光ファイバ４ｆを伝搬しＭＣＰＤ６に入射される。このようにして、ＭＣＰＤ６で、素ガラスの波長ごとの光量、すなわち光量スペクトルGlassを測定することができる。

次に、すべての光源を消灯して、ＭＣＰＤ６の暗電流のスペクトルDarkを測定する。
次に、膜厚の分かっているカラーフィルタ（リファレンスＲという）をサンプル設置基板２に設置し、測定用光源３ａの光源を点灯し、リファレンスＲに照射する。リファレンスＲは、膜厚を測定したいカラーフィルタ（サンプルＳという）と同じ成分、同じ色、同じ構造であるとする。リファレンスＲを透過した光は、反射光源部４の先端筒部４ｄに入り、第二のビームスプリッタ４ｃを通過し第三のビームスプリッタ４ｅで反射され、光ファイバ４ｆを伝搬しＭＣＰＤ６に入射される。このようにして、ＭＣＰＤ６で、波長ごとの光量、すなわち光量スペクトルRefを測定する。

これらの測定値に基づいて、リファレンスＲの光透過率スペクトルＴ(%)を求める。
Ｔref＝(Ref-Dark)/(Glass-Dark)
そして、光透過率スペクトルＴrefを吸光度スペクトルＡrefに換算する。この換算式は、
吸光度スペクトルＡref＝２−log(Ｔref)
である。吸光度の単位はない。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、膜厚の違う３枚の赤のカラーフィルタについて吸光度を測定し、各波長ごとに、吸光度と膜厚との関係をプロットしたグラフである。
図３（ａ）は波長４００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この関係を直線に当てはめたところ、プロットされた生データと直線との相関度Ｒ²は０．９９９９であった。図３（ｂ）は波長５００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この場合、相関度Ｒ²は１．００００であった。図３（ｃ）は波長６００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この場合、相関度Ｒ²は０．９９２９であった。図３（ｄ）は波長７００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この場合、相関度Ｒ²は０．９６４７であった。このように波長が長い範囲では相関度は低下している。

図４（ａ）〜図４（ｄ）は、緑のカラーフィルタについて、吸光度と膜厚との関係をプロットしたグラフである。図４（ａ）は波長４００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この関係を直線に当てはめたところ、相関度Ｒ²は０．９９５６であった。図４（ｂ）は波長５００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この場合、相関度Ｒ²は０．９９１８であった。図４（ｃ）は波長６００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この場合、相関度Ｒ²は０．９９９６であった。図４（ｄ）は波長７００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この場合相関度Ｒ²は０．９９９４であった。このように、波長が短い範囲では相関度は低下している。

図５（ａ）〜図５（ｄ）は、それぞれの膜厚を有する青のカラーフィルタについて、吸光度と膜厚との関係をプロットしたグラフである。図５（ａ）は波長４００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この関係を直線に当てはめたところ、相関度Ｒ²は０．９７７８であった。図５（ｂ）は波長５００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この場合、相関度Ｒ²は０．９９９８であった。図５（ｃ）は波長６００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この波長では、相関度Ｒ²は０．９９９６であった。図５（ｄ）は波長７００ｎｍにおける吸光度と膜厚との関係をプロットしている。この波長では相関度Ｒ²は０．９９５１であった。このように、波長が短い範囲では相関度は低下している。

以上の図３〜図５の結果から、３つのカラーフィルタについて、波長と相関度との関係をプロットしたグラフが図６である。さらに図７は縦軸に表された相関度を拡大したグラフである。
図６、図７から、赤のカラーフィルタは、５００ｎｍ以下の波長域で膜厚と吸光度との相関が高いことがわかる。緑のカラーフィルタは、４８０ｎｍ以下又は６００ｎｍ以上の波長域で膜厚と吸光度との相関が高いことがわかる。青のカラーフィルタは、６００ｎｍ以上の波長域で膜厚と吸光度との相関が高いことがわかる。

そこで、本発明の膜厚測定方法では、カラーフィルタごとに、膜厚と相関関係の強い波長範囲を指定する。具体的には、赤のカラーフィルタでは４００ｎｍ〜５４０ｎｍとし、緑のカラーフィルタでは５８０ｎｍ〜７００ｎｍとし、青のカラーフィルタでは６５０ｎｍ〜７２５ｎｍとする。このように、指定された波長範囲は、カラーフィルタの膜厚と相関関係の強い波長範囲となっている。

そして当該指定された波長範囲で、膜厚と波長の関係を記述した検量線を作成しデータの形でコンピュータ内のメモリに記憶する。この検量線は本発明の実施の形態では、膜厚Ｄと吸光度Ａとの関係を記述した一次式になる。すなわち、検量線は、
Ｄ＝ａＡ＋ｂ
の関係式で表される。膜厚Ｄの単位は例えばμｍである。

この吸光度Ａは、指定波長範囲の中の１点の波長の吸光度でもよく、指定波長範囲の中の複数の特定された波長の吸光度を平均した「平均吸光度」であってもよい。平均吸光度を用いれば、膜厚測定誤差を馴らして小さくすることができるので好ましい。
（２）サンプル測定
コンピュータ７によって実現される本発明の着色膜厚測定方法を、フローチャート（図８）を用いて説明する。膜厚を測定したいカラーフィルタをサンプルＳという。以下の測定方法を実現するコンピュータの機能の全部又は一部は、ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクなど所定の媒体に記録されたプログラムを、コンピュータ７のＣＰＵが実行することにより実現される。

まず、（１）の測定と同様、リファレンスＲと同じガラス成分、同じ膜厚の素ガラス（色の付いていないガラス）を用意し、サンプル設置基板２に設置し、位置合わせ用光源３ｃから光を照射して、画像モニタ５で観察しながら、ピントの合った投光スポットが反射光源部４の視野に映るように、透過光源部３と反射光源部４とをそれぞれ上下移動させる。なおこの上下移動は、測定者が行ってもよいが、公知のオートフォーカス機構を利用しても良い。この状態で、位置合わせ用光源３ｃを消灯し、測定用光源３ａの光源を点灯し素ガラスに照射する。素ガラスを透過した光は、反射光源部４の先端筒部４ｄに入り、第二のビームスプリッタ４ｃを通過し第三のビームスプリッタ４ｅで反射され、光ファイバ４ｆを伝搬しＭＣＰＤ６に入射される。このようにして、ＭＣＰＤ６で、素ガラスの波長ごとの光量、すなわち光量スペクトルGlassを測定する（ステップＳ１）。

次に、すべての光源を消灯して、ＭＣＰＤ６の暗電流のスペクトルDarkを測定する（ステップＳ２）。
次に、膜厚を測定したいサンプルＳをサンプル設置基板２に設置し、測定用光源３ａの光源を点灯し、サンプルＳに照射する。サンプルＳを透過した光は、反射光源部４の先端筒部４ｄに入り、第二のビームスプリッタ４ｃを通過し第三のビームスプリッタ４ｅで反射され、光ファイバ４ｆを伝搬しＭＣＰＤ６に入射される。このようにして、ＭＣＰＤ６で、波長ごとのサンプル透過光量、すなわちサンプル透過光量スペクトルSampleを測定する（ステップＳ３）。

これらの測定値に基づいて、サンプルＳの光透過率スペクトルＴ(%)を求める（ステップＳ４）。
Ｔsamp＝(Sample-Dark)/(Glass-Dark)
そして、光透過率スペクトルＴsampを吸光度スペクトルＡsampに換算する（ステップＳ５）。この換算式は、
吸光度スペクトルＡsamp＝２−log(Ｔsamp)
である。

この吸光度スペクトルから指定波長範囲の吸光度を求める。吸光度は、段階（１）で検量線を作成するときに採用した波長に一致させる。例えば、検量線を作成するときに採用した波長が指定波長範囲の中の１つの特定された波長であれば、その波長の吸光度である。検量線を作成するときに採用した波長が指定波長範囲の中の複数の特定された波長であれば、それらの各波長における吸光度を平均した「平均吸光度」である（ステップＳ６）。

この吸光度又は平均吸光度を、段階（１）で作成した検量線に当てはめる。このようにして、各サンプルＳの膜厚を測定することができる（ステップＳ７）。
なお、ステップＳ８は、光透過率スペクトルからサンプルの色度Ｘ，Ｙ，Ｚ，ｘ，ｙを求める手順を示している。この色度は、サンプルの光透過率スペクトルＲ（λ）にＣＩＥ光源スペクトルＳ（λ）を掛け、赤緑青に対する目の色感関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）を書けて可視波長範囲にわたって積分することによって得られる。

Ｘ＝Ｋ∫Ｓ（λ）ｘ（λ）Ｒ（λ）ｄλ
Ｙ＝Ｋ∫Ｓ（λ）ｙ（λ）Ｒ（λ）ｄλ
Ｚ＝Ｋ∫Ｓ（λ）ｚ（λ）Ｒ（λ）ｄλ
積分範囲は380nmから780nmまでである。色度ｘ，ｙは、Ｘ，Ｙ，Ｚから次のような変換をすることによって求められる。

ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ），ｙ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）
このように、ステップＳ８の手順を追加することによって、膜厚測定と同時に色度測定ができる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、いままでの実施形態では、透過光スペクトルを測定することによって膜厚を求めていたが、反射光源部４を使って、膜の反射光スペクトルを測定することによって膜厚を求めてもよい。この場合、反射率（％）と吸光度の関係は、吸光度＝２−log(反射率／２)となる。リファレンスの反射光スペクトルに基づいて検量線を作成し、測定されたサンプルの吸光度を前記検量線に当てはめて膜厚を求める手順は、前述した透過光測定の場合と同様である。この反射率測定は、裏面が反射性である膜について特に有効である。

膜厚値がわかっている３つの赤のカラーフィルタ、膜厚値がわかっている３つの緑のカラーフィルタ、膜厚値がわかっている３つの青のカラーフィルタ、合計９つのサンプルを選定して光透過率スペクトルを測定した。測定例を図９に示す。図９の光透過率スペクトルを、吸光度スペクトルに換算したグラフが図１０である。図１０で、四角の枠で囲んだ領域が、それぞれのカラーフィルタについて決定された指定波長範囲である。

赤のカラーフィルタＲ１，Ｒ２，Ｒ３について、膜厚と吸光度の相関が高い指定波長範囲を４００ｎｍ〜５４０ｎｍとして、４００ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲で５ｎｍ間隔の吸光度の平均値（平均吸光度）を求めた。この平均吸光度を検量線に当てはめることにより、膜厚（吸光度膜厚という）を算出した。その結果を表１に示す。

表１から、実際の膜厚値と測定した吸光度膜厚値との差は、きわめて小さなものであり、本発明の方法により、精度のよい膜厚測定ができることがわかった。
次に、膜厚値がわかっている３つの緑のカラーフィルタＧ１，Ｇ２，Ｇ３について、吸光度スペクトルを測定し、膜厚と吸光度の相関が高い指定波長範囲を５８０ｎｍ〜７００ｎｍとして、５８０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で５ｎｍ間隔の吸光度の平均値（平均吸光度）を求めた。この平均吸光度を検量線に当てはめることにより、膜厚（吸光度膜厚という）を算出した。その結果を表２に示す。

表２から、実際の膜厚値と測定した膜厚値との差は、きわめて小さなものであり、本発明の方法により精度のよい膜厚測定ができることがわかる。
次に、膜厚値がわかっている３つの青のカラーフィルタＢ１，Ｂ２，Ｂ３について、吸光度スペクトルを測定し、指定波長範囲を６５０ｎｍ〜７２５ｎｍとして、６５０ｎｍ〜７２５ｎｍの範囲で５ｎｍ間隔の吸光度の平均値（平均吸光度）を求めた。この平均吸光度を検量線に当てはめることにより、膜厚（吸光度膜厚という）を算出した。その結果を表３に示す。

表３から実際の膜厚値と、測定した膜厚値との差は、きわめて小さなものであり、本発明の方法により精度のよい膜厚測定ができることがわかる。

本発明の着色膜厚測定方法を実施する膜厚測定装置の構成（マクロ光学系）を示すブロック図である。本発明の着色膜厚測定方法を実施する膜厚測定装置の他の構成（顕微光学系）を示すブロック図である。（ａ）〜（ｄ）は、赤のカラーフィルタについて、吸光度と膜厚との関係をプロットしたグラフである。（ａ）〜（ｄ）は、緑のカラーフィルタについて、吸光度と膜厚との関係をプロットしたグラフである。（ａ）〜（ｄ）は、青のカラーフィルタについて、吸光度と膜厚との関係をプロットしたグラフである。３つのカラーフィルタについて、波長と相関度との関係をプロットしたグラフである。図６の縦軸に表された相関度を拡大したグラフである。本発明の着色膜厚測定方法を実現するコンピュータ処理を説明するためのフローチャートである。３つの赤のカラーフィルタ、３つの緑のカラーフィルタ、３つの青のカラーフィルタ、合計９つのサンプルを選定して光透過率スペクトルを測定した結果を示すグラフである。図９の光透過率スペクトルを、吸光度スペクトルに換算したグラフである。

符号の説明

２サンプル設置基板
３透過光源部
３ａ測定用光源
３ｆ先端筒部
４反射光源部
４ａ測定用光源
４ｄ先端筒部
６ＭＣＰＤ（分光光度計）
７コンピュータ
８投光部
８ｃ先端筒部
９受光部
９ｂ先端筒部

Claims

以下の（１）から（６）までの手順を実施することを特徴とする着色膜厚測定方法。
（１）測定対象となる膜（サンプル）を特定する。
（２）前記サンプルと同一成分、同一構造の膜であって、膜厚が既知の膜（リファレンス）を用意する。
（３）膜厚の違う前記リファレンスに対して光透過率測定を行い、波長ごとに、膜厚と吸光度との関係を表す直線を求め、前記リファレンスの膜厚との相関度を求める。
（４）相関度の大きな波長範囲を指定する。
（５）当該指定された波長範囲で、膜厚と吸光度との関係を記述した検量線を作成して記憶する。
（６）前記サンプルの吸光度を測定し、前記指定された波長範囲の吸光度を前記検量線に当てはめることによって、サンプルの膜厚を求める。
前記（６）の手順において求められた前記サンプルの吸光度に基づいて、色度演算も同時に行い、Ｘ，Ｙ，Ｚ値又はｘ，ｙ値を求める手順を更に含む請求項１記載の着色膜厚測定方法。
前記（５）の手順において、膜厚と、当該指定された波長範囲の中の複数の特定された波長の吸光度を平均した平均吸光度との関係を記述した検量線を作成して記憶し、
前記（６）の手順において、前記指定された波長範囲の中の複数の特定された波長の吸光度を平均した平均吸光度を求め、この平均吸光度を前記検量線に当てはめることによって、サンプルの膜厚を求める請求項１記載の着色膜厚測定方法。