JP5281335B2 - Film thickness measuring apparatus and film thickness measuring method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film thickness measuring method capable of improving the reliability of measuring. <P>SOLUTION: The film thickness measuring method includes: irradiating a light to a substrate to be measured; spectroscopically separate the reflected light from the substrate to be measured; detecting the spectroscopically separated light and outputting a signal according to the intensity of the detected light; calculating the thickness of a thin film based on the error between the output signal and the theoretical waveform; grouping the measurement points; among the measured data at a plurality of the measurement points grouped as the same group, determining a part of them as a measurement error according to at least one side of the thickness of the thin film and the error; and conducting the statistical processing by removing the measurement data determined to be the measurement error from the statistical data for the statistical processing. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、膜厚測定装置及び膜厚測定方法に関し、特に、光干渉式の膜厚測定装置及び膜厚測定方法に関する。   The present invention relates to a film thickness measuring device and a film thickness measuring method, and more particularly to an optical interference type film thickness measuring device and a film thickness measuring method.

近年、液晶を用いた表示素子は、CRTに代わるフラットパネルディスプレイの1つとして、低消費電力や薄型であるという特徴を活かした製品への応用が盛んになされている。液晶を用いた表示素子には、単純マトリックス型液晶表示装置と、TFTをスイッチング素子として用いるTFT−LCDがある。携帯性、表示品位の点でCRTや単純マトリックス型液晶表示装置よりも優れた特徴を持つTFT−LCDがノート型パソコンなどに広く実用化されている。   In recent years, display devices using liquid crystals have been actively applied to products that take advantage of low power consumption and thinness as one of flat panel displays that replace CRTs. Display elements using liquid crystals include simple matrix liquid crystal display devices and TFT-LCDs using TFTs as switching elements. TFT-LCDs having characteristics superior to CRTs and simple matrix type liquid crystal display devices in terms of portability and display quality have been widely put into practical use in notebook personal computers and the like.

TFT−LCDでは、一般にTFTアレイ基板と対向基板との間に液晶層が挟持されている。TFTアレイ基板上には、TFTがマトリクス状に形成されている。このようなTFTアレイ基板及び対向基板の外側にはそれぞれ偏光板が設けられている。さらに、一方の側には、バックライトが設けられている。このような構造によって、良好なカラー表示が得られる。   In a TFT-LCD, a liquid crystal layer is generally sandwiched between a TFT array substrate and a counter substrate. TFTs are formed in a matrix on the TFT array substrate. Polarizers are provided on the outside of the TFT array substrate and the counter substrate, respectively. Furthermore, a backlight is provided on one side. With such a structure, a good color display can be obtained.

しかしながら、TFT−LCDでは、半導体技術を用いてTFTをガラス基板上にマトリクス状に形成したTFTアレイ基板を作成する必要があり、多くの工程数を必要とする。このため、各種の欠陥や不良が発生しやすく歩留の低下を招くとともに、製造に必要な装置数が多くなり製造コストが高くなるという問題がある。   However, in the TFT-LCD, it is necessary to create a TFT array substrate in which TFTs are formed in a matrix on a glass substrate using semiconductor technology, and a large number of processes are required. For this reason, various defects and defects are likely to occur, resulting in a decrease in yield, and there is a problem that the number of devices necessary for manufacturing increases and the manufacturing cost increases.

このような問題を解決する方法として、TFTアレイ基板を4回のフォトリソグラフィープロセスで形成するアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法が行われている。この製造方法では、スイッチング素子であるTFTのチャネル部を形成する際、半透過性の露光マスクであるグレートーンマスク又はハーフトーンマスクを用いて露光を行う。これにより、図6(a)に示すような、レジスト形状を形成することができる。詳細には、チャネル部上のレジストの膜厚が他より薄くなるようなレジスト形状となる。   As a method for solving such a problem, a manufacturing method of an active matrix liquid crystal display device in which a TFT array substrate is formed by four photolithography processes is performed. In this manufacturing method, when forming a channel portion of a TFT that is a switching element, exposure is performed using a gray-tone mask or a half-tone mask that is a semi-transmissive exposure mask. Thereby, a resist shape as shown in FIG. 6A can be formed. Specifically, the resist shape is such that the thickness of the resist on the channel portion is thinner than the others.

このようなレジストが形成された状態で、最初にレジストで覆われていない部分のエッチングを行い、電極層と半導体層をパターニングする。その後、レジストアッシング処理などでレジストの膜厚を減じ、他より薄いチャネル部のみレジストがなくなった状態でアッシング処理を停止する。そして、チャネル部の形成を行うことで、半導体膜の形成とソース・ドレイン電極の形成が1露光プロセスで可能となり、全体では4露光プロセスでアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造が可能となる。   In a state where such a resist is formed, a portion not covered with the resist is first etched to pattern the electrode layer and the semiconductor layer. Thereafter, the resist film thickness is reduced by a resist ashing process or the like, and the ashing process is stopped in a state in which the resist is removed only in a channel portion thinner than the others. By forming the channel portion, the semiconductor film and the source / drain electrodes can be formed in one exposure process, and the active matrix liquid crystal display device can be manufactured in four exposure processes as a whole.

ここで、チャネル部上の他より薄いレジストの仕上がり膜厚は非常に重要であり、仕上がり規格管理を厳密に行う必要がある。なぜならば、チャネル部上のレジストの膜厚が厚すぎると既定のアッシング時間でチャネル部のレジストが除去できない。このため、TFTを形成することができず、表示欠陥となり不良が発生する。また、チャネル部上のレジストの膜厚が薄すぎると、既定のアッシング時間でレジストが除去されすぎる。このため、チャネルの幅が設計値よりも広くなり、設計値どおりのTFT特性を達成することができず、表示不良となる。   Here, the finished film thickness of the resist thinner than the others on the channel part is very important, and it is necessary to strictly manage the finished standard. This is because if the resist film on the channel part is too thick, the resist in the channel part cannot be removed in a predetermined ashing time. For this reason, TFT cannot be formed, resulting in a display defect and a defect. On the other hand, if the film thickness of the resist on the channel portion is too thin, the resist is removed too much in a predetermined ashing time. For this reason, the width of the channel becomes wider than the design value, TFT characteristics as designed cannot be achieved, resulting in display defects.

よって、チャネル部のレジスト膜厚は、他のレジスト膜厚が厚い部分との比が略一定で、面内の均一性がよいことが必須である。これらの理由によりグレートーンマスク又はハーフトーンマスクを用いた露光現像後のレジスト膜厚測定は非常に重要な検査項目となっている。   Therefore, it is essential that the resist film thickness of the channel portion is substantially constant in ratio to other thick resist film portions and has good in-plane uniformity. For these reasons, the resist film thickness measurement after exposure and development using a gray tone mask or a half tone mask is a very important inspection item.

最近、薄膜の膜厚や屈折率の測定には、一般的に二次元反射光度計の原理によるものが広く用いられている。これは、非接触、非破壊で、多層膜の膜厚や屈折率が測定でき、被測定基板に特別な準備や加工処理が不要であることから検査スピードと信頼性の点で有利であるからである。   Recently, the measurement of the film thickness and refractive index of a thin film has been widely used based on the principle of a two-dimensional reflection photometer. This is non-contact, non-destructive, can measure the film thickness and refractive index of the multilayer film, and is advantageous in terms of inspection speed and reliability because no special preparation or processing is required for the substrate to be measured. It is.

通常のレジストなどの膜厚測定に一般的に使われている二次元反射光度計の構成が、特許文献1の図1A、図1Bに示されている。このような構成の二次元反射光度計では、光を被測定基板に照射し、被測定基板からの反射光を受ける対物レンズの視野径及び光路途中の光検出孔によってその測定対象領域が決定される。高倍になればなるほど視野径は小さくなり、光量も減少し、検出ノイズが増える。このため、視野径は約4μm〜20μmφが実質的な限界である。   A configuration of a two-dimensional reflection photometer generally used for measuring a film thickness of a normal resist or the like is shown in FIGS. 1A and 1B of Patent Document 1. FIG. In the two-dimensional reflection photometer having such a configuration, the measurement target region is determined by the field diameter of the objective lens that receives the reflected light from the measurement substrate and the light detection hole in the optical path. The The higher the magnification, the smaller the visual field diameter, the light quantity decreases, and the detection noise increases. For this reason, the visual field diameter has a practical limit of about 4 μm to 20 μmφ.

一方、先述したような、4回のフォトリソグラフィープロセスで形成するアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造工程における、チャネル部のグレートーンマスク又はハーフトーンマスクを用いた露光現像後のレジスト膜厚測定では、約0.2〜0.5μmφの狭い領域の測定が要求される。このような要求に対して、被測定基板に光を照射し、その反射光を分光フィルターによって各波長ごとに切替えてCCDで受光し、その信号を演算処理することによって、約0.2〜0.5μmφの狭い領域の測定ができる二次元反射光度計の構成が、特許文献1の図5に示されている。
特表2005−503547号公報
On the other hand, in the resist film thickness measurement after exposure and development using the gray-tone mask or half-tone mask of the channel part in the manufacturing process of the active matrix type liquid crystal display device formed by four photolithography processes as described above, Measurement of a narrow region of about 0.2 to 0.5 μmφ is required. In response to such a requirement, the substrate to be measured is irradiated with light, the reflected light is switched for each wavelength by a spectral filter and received by a CCD, and the signal is subjected to arithmetic processing, thereby approximately 0.2 to 0. A configuration of a two-dimensional reflection photometer capable of measuring a narrow region of .5 μmφ is shown in FIG.
JP 2005-503547 A

しかし、このような二次元反射光度計をもってしても以下のような問題点を有する。まず、約0.2〜0.5μmφの狭い領域の測定を指定するためには、測定点の位置合わせ(アライメント)が重要となる。登録した画像と測定ポイントの画像を画像認識技術でアライメントする方式では、アライメント精度が0.5〜1μmであるため、測定ポイントの位置ずれが生じる。また、チャネル部の両端のエッジをその光学濃度から検出し、検出した両端の中心をチャネル中心部とする機能もある。しかし、図6(a)に示すように、チャネル部の両端のエッジはなだらなか曲線状となっているため、エッジの検出は非常に困難であり、実質的に機能しないことが多い。このため、設定した測定ポイントがずれ、微小領域を位置精度よく測定できないという問題点があった。   However, even with such a two-dimensional reflection photometer, there are the following problems. First, in order to specify measurement in a narrow region of about 0.2 to 0.5 μmφ, alignment of measurement points is important. In the method of aligning the registered image and the image of the measurement point with the image recognition technology, the alignment accuracy is 0.5 to 1 μm, and therefore the measurement point is misaligned. Also, there is a function of detecting edges at both ends of the channel portion from the optical density and setting the centers of the detected both ends as the channel center portion. However, as shown in FIG. 6A, since the edges at both ends of the channel portion are gently curved, the detection of the edges is very difficult and often does not function substantially. For this reason, there is a problem in that the set measurement point is shifted and the minute region cannot be measured with high positional accuracy.

また、図6(a)に示すレジストは、先述のように、半透過性の露光マスクであるグレートーンマスク又はハーフトーンマスクを用いて減光することにより形成される。特に、グレートーンマスクは、露光装置の光学解像性能以下のスリットパターンで干渉させて光学像をぼかして適性露光量の数割の光で露光し、現像している。このため、レジスト表面は微視的には荒れて凹凸ができており、反射光が散乱されやすい。また、チャネル部上のレジストそのものの形状も先述のように図6(a)に示すようななだらかな曲面を形成しており、レジストの上面と下面それぞれからの反射光の方向が一致しない割合が多く、干渉で得られる信号強度が少なくなるという問題を有する。   Further, as described above, the resist shown in FIG. 6A is formed by dimming using a gray-tone mask or a half-tone mask which is a semi-transmissive exposure mask. In particular, the gray-tone mask is developed by exposing to light with an appropriate exposure amount of several tenths of light by blurring an optical image by causing interference with a slit pattern less than the optical resolution performance of the exposure apparatus. For this reason, the resist surface is microscopically rough and uneven, and the reflected light is easily scattered. Further, the shape of the resist itself on the channel portion also forms a gentle curved surface as shown in FIG. 6A as described above, and there is a ratio that the directions of reflected light from the upper and lower surfaces of the resist do not coincide with each other. In many cases, there is a problem that the signal intensity obtained by interference is reduced.

このため、図5(a)に示す平坦なレジストでは、図5(b)に示すように、測定により得られた干渉波形(測定波形)と干渉波形(理論波形)とがほぼ一致するのに対し、図6(a)に示すレジストでは、図6(b)に示すように、測定波形が値論計算から求められる理論波形に比較して崩れた波形となることが非常に多い。このため、入射光と反射光の測定波形と理論計算から求められる理論波形とを非線形誤差最小化法で比較する際に、測定できない、又は、他の膜厚数値を誤って判定するなどの不具合を生じていた。   For this reason, in the flat resist shown in FIG. 5A, the interference waveform (measurement waveform) obtained by the measurement and the interference waveform (theoretical waveform) almost coincide as shown in FIG. 5B. On the other hand, in the resist shown in FIG. 6A, as shown in FIG. 6B, the measured waveform is very often compared to the theoretical waveform obtained from the value theory calculation. For this reason, when comparing the measured waveform of incident light and reflected light with the theoretical waveform obtained from theoretical calculation using the nonlinear error minimization method, it is not possible to measure, or other film thickness values are incorrectly determined. Was produced.

また、従来の測定結果に対する判定方法について、図7に示す。図7に示すように、従来の判定方法では、同一視野内で指定された複数の測定点に対し、測定波形と理論波形とを比較し、二乗平均平方根誤差(RMSE:Root Mean Square Error)の最小化法で反復的に演算してそれぞれの膜厚を算出する(S1)。RMSE値の変化率が規定回数以内に収束値指定値以内とならなければ(S2)、測定エラーとして表示する(S3)。また、収束したRMSE値が指定値以内とならなければ(S4)、同様に測定エラーとして表示する(S3)。   FIG. 7 shows a conventional determination method for the measurement result. As shown in FIG. 7, in the conventional determination method, a measured waveform and a theoretical waveform are compared with respect to a plurality of measurement points designated in the same field of view, and a root mean square error (RMSE) is calculated. Each film thickness is calculated by iterative calculation by the minimization method (S1). If the change rate of the RMSE value does not fall within the specified convergence value within the specified number of times (S2), it is displayed as a measurement error (S3). If the converged RMSE value is not within the specified value (S4), it is similarly displayed as a measurement error (S3).

その後、同一視野内で指定された全点の膜厚算出が終了すると(S5)、基板上の測定位置が異なる他の測定点が残っているか否かを判断し(S6)、全ての測定点について上記の処理を行う。そして、測定エラーとなった測定点の測定結果は、最大、最小、平均、均一性、標準偏差などの統計処理を行うための統計データから削除し、RMSE値の変化率が収束指定値以内の測定点の測定結果を用いてデータ統計処理を行う(S7)。しかし、従来の方法では、上述のような状況に対しては、何ら対処されておらず、測定結果の信頼性が不十分であった。   Thereafter, when the calculation of the film thickness of all the points designated in the same field of view is completed (S5), it is determined whether there are other measurement points with different measurement positions on the substrate (S6), and all the measurement points are determined. The above processing is performed. Then, the measurement result of the measurement point that caused the measurement error is deleted from the statistical data for performing statistical processing such as maximum, minimum, average, uniformity, standard deviation, etc., and the change rate of the RMSE value is within the convergence specified value. Data statistical processing is performed using the measurement results of the measurement points (S7). However, the conventional method does not deal with the situation as described above, and the reliability of the measurement result is insufficient.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、微小領域で薄膜の表面がうねっている部分や、微細な表面荒れがある部分が存在する場合でも、測定の信頼性を向上することができる膜厚測定装置及び膜厚測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve such problems, and the object of the present invention is to provide a case where the surface of the thin film is wavy in a minute region or where there is a minute surface roughness. An object of the present invention is to provide a film thickness measuring apparatus and a film thickness measuring method capable of improving the reliability of measurement.

本発明の一態様に係る膜厚測定装置は、被測定基板に設けられた薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、前記被測定基板に光を照射する光学系と、前記被測定基板からの反射光を分光する分光部と、前記分光部により分光された光を検出して、検出した光の強度に応じた信号を出力する光検出部と、前記光検出部によって出力される前記信号と理論波形との誤差に基づいて、前記薄膜の膜厚を算出する情報処理部とを備え、前記情報処理部は、測定点をグルーピングするグルーピング手段と、同一グループとしてグルーピングされた複数の測定点の測定データ内で、前記薄膜の膜厚及び前記誤差の少なくとも一方に応じて、その一部を測定エラーとして判定する判定手段と、前記測定エラーとして判定された測定データを、統計処理を行うための統計データから除き、統計処理を行う統計処理手段とを備えるものである。   A film thickness measuring apparatus according to an aspect of the present invention is a film thickness measuring apparatus that measures the film thickness of a thin film provided on a substrate to be measured, the optical system irradiating light to the substrate to be measured, and the target A spectroscopic unit that splits the reflected light from the measurement substrate, a light detection unit that detects the light split by the spectroscopic unit, and outputs a signal according to the intensity of the detected light, and is output by the photodetection unit. An information processing unit that calculates the film thickness of the thin film based on an error between the signal and the theoretical waveform, and the information processing unit includes a grouping unit that groups measurement points, and a plurality of groups grouped as the same group. In the measurement data of the measurement point, determination means for determining a part as a measurement error according to at least one of the film thickness and the error of the thin film, and statistical processing of the measurement data determined as the measurement error The Except from Utame statistical data, and includes a statistical processing unit configured to perform statistical processing.

本発明の一態様に係る膜厚測定方法は、被測定基板に設けられた薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、前記被測定基板に光を照射するステップと、前記被測定基板からの反射光を分光するステップと、分光された光を検出して、検出した光の強度に応じた信号を出力するステップと、出力される前記信号と理論波形との誤差に基づいて、前記薄膜の膜厚を算出するステップと、測定点をグルーピングし、同一グループとしてグルーピングされた複数の測定点の測定データ内で、前記薄膜の膜厚及び前記誤差の少なくとも一方に応じて、その一部を測定エラーとして判定するステップと、前記測定エラーとして判定された測定データを、統計処理を行うための統計データから除き、統計処理を行うステップとを含む。   A film thickness measuring method according to an aspect of the present invention is a film thickness measuring method for measuring a film thickness of a thin film provided on a substrate to be measured, the step of irradiating the substrate to be measured with light, and the device to be measured Based on an error between the step of splitting the reflected light from the substrate, the step of detecting the split light and outputting a signal according to the intensity of the detected light, and the output signal and the theoretical waveform, The step of calculating the film thickness of the thin film, grouping the measurement points, and measuring data according to at least one of the film thickness of the thin film and the error in the measurement data of a plurality of measurement points grouped as the same group. And a step of performing statistical processing by removing the measurement data determined as the measurement error from the statistical data for performing statistical processing.

本発明によれば、微小領域で薄膜の表面がうねっている部分や、微細な表面荒れがある部分が存在する場合でも、測定の信頼性を向上することができる膜厚測定装置及び膜厚測定方法を提供することができる。   According to the present invention, a film thickness measuring apparatus and a film thickness measurement capable of improving the reliability of measurement even when there is a portion where the surface of the thin film is wavy in a minute region or a portion where there is fine surface roughness. A method can be provided.

以下、本発明を適用可能な実施の形態について説明する。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。   Embodiments to which the present invention can be applied will be described below. The following description is to describe the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate.

TFTアレイ基板を4回のフォトリソグラフィープロセスで形成するアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法において、TFTチャネル部などに半透過性露光マスクであるグレートーンマスク又はハーフトーンマスクを用いて露光現像するような場合、基板上に微小領域で薄膜の表面がうねっている部分や、微細な表面荒れがある部分を含むレジストが形成される。このレジストの膜厚を測定すると、干渉で得られる信号強度が少なくなり、測定の結果得られた干渉波形が理論計算から求められる理論波形に比較して崩れた波形となる。このため、ある特定の膜厚範囲の測定波形が、別の膜厚の理論波形と似通っており、非線形誤差の最小化法で比較して膜厚を算出すると、別の膜厚の理論波形との誤差の方が小さくなり、誤った測定結果を出すことを本発明者は見出した。   In a manufacturing method of an active matrix type liquid crystal display device in which a TFT array substrate is formed by four photolithography processes, exposure and development are performed using a gray-tone mask or a half-tone mask which is a semi-transmissive exposure mask on a TFT channel portion or the like. In this case, a resist including a portion where the surface of the thin film is wavy in a minute region or a portion where there is a minute surface roughness is formed on the substrate. When the film thickness of the resist is measured, the signal intensity obtained by the interference decreases, and the interference waveform obtained as a result of the measurement becomes a waveform that is broken compared with the theoretical waveform obtained from the theoretical calculation. For this reason, the measurement waveform of a certain film thickness range is similar to the theoretical waveform of another film thickness. When the film thickness is calculated by the nonlinear error minimization method, The present inventor has found that the error is smaller and gives erroneous measurement results.

本発明では、測定点をグルーピングする機能と、同一グループとしてグルーピングされた複数の測定点の測定データ内で、前記薄膜の膜厚及び前記誤差の少なくとも一方に応じて、その一部を測定エラーとして判定し、測定エラーとして判定された測定データを、統計処理を行うための統計データから除く処理を追加した。以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   In the present invention, a function for grouping measurement points and a part of measurement data of a plurality of measurement points grouped as the same group according to at least one of the thickness of the thin film and the error as a measurement error. Added a process to determine and remove the measurement data determined as a measurement error from the statistical data for statistical processing. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

実施の形態1.
本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置について、図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る膜厚測定装置10の構成を示す図である。図1に示すように、膜厚測定装置10は、ステージ11、光源ランプ12、半透過ミラー13、対物レンズ14、光学系15、分光器16、光検出器17、情報処理器20を備えている。ステージ11上には、測定対象である被測定基板Wが載置されている。ここでは、被測定基板Wとして、図6(a)に示すように基板Sと、その上に形成されたレジストLで構成されているものとする。図6(a)に示すように、被測定基板Wは、TFTのチャネル部となる領域上のレジストの膜厚が他より薄くなるような形状である。
Embodiment 1 FIG.
A film thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a film thickness measuring apparatus 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the film thickness measuring apparatus 10 includes a stage 11, a light source lamp 12, a semi-transmissive mirror 13, an objective lens 14, an optical system 15, a spectrometer 16, a photodetector 17, and an information processor 20. Yes. On the stage 11, a substrate to be measured W that is a measurement target is placed. Here, it is assumed that the substrate to be measured W is composed of a substrate S and a resist L formed thereon as shown in FIG. As shown in FIG. 6A, the substrate to be measured W has such a shape that the thickness of the resist on the region that becomes the channel portion of the TFT is thinner than the others.

光源ランプ12は、被測定基板Wに照射する照明光を出射する。光源ランプ12からの照明光は、半透過ミラー13に入射して、対物レンズ14のほうに反射される。そして、対物レンズ14を通って、被測定基板W上に集光される。被測定基板Wに照射された光の一部は、レジストLの表面、すなわち、レジストLと大気との界面で反射される。また、一部は、レジストLを透過して基板Sの表面、すなわち、基板SとレジストLとの界面で反射される。   The light source lamp 12 emits illumination light that irradiates the substrate W to be measured. Illumination light from the light source lamp 12 enters the semi-transmissive mirror 13 and is reflected toward the objective lens 14. Then, the light is condensed on the measurement target substrate W through the objective lens 14. A part of the light irradiated to the substrate to be measured W is reflected on the surface of the resist L, that is, the interface between the resist L and the atmosphere. A part of the light passes through the resist L and is reflected at the surface of the substrate S, that is, at the interface between the substrate S and the resist L.

被測定基板Wで反射された光は、対物レンズ14を再度通過して、半透過ミラー13に入射する。そして、半透過ミラー13を透過した光が、光学系15を通じて、分光器16に照射される。分光器16は、入射する反射光を分光し、光検出器17へ出力する。なお、分光器16は、光の波長を選択的に狭帯域フィルタリングし、これを複数回繰り返すことにより、入射する反射光を分光することができる。狭帯域フィルターで得られた光強度の情報を複数得ることによって、広帯域にわたる分光情報を得ることができる。   The light reflected by the substrate to be measured W passes through the objective lens 14 again and enters the semi-transmissive mirror 13. Then, the light transmitted through the semi-transmissive mirror 13 is irradiated to the spectroscope 16 through the optical system 15. The spectroscope 16 splits the incident reflected light and outputs it to the photodetector 17. Note that the spectroscope 16 can selectively narrow-band filter the wavelength of the light and repeat this multiple times to split the incident reflected light. By obtaining a plurality of pieces of light intensity information obtained by the narrow band filter, spectral information over a wide band can be obtained.

分光器16を通過し光検出器17で得られた結果から、情報処理器20を経てレジストLの膜厚を求める。具体的には、分光器16で得られた様々な波長に対する反射光の強度を、光検出器17で数値の測定データに変換する。光検出器17は、例えは、CCD(Charge Coupled Device)やイメージセンサなどである。そして、情報処理器20で以下に説明する処理を行うことにより、膜厚を測定する。   From the result obtained by the photodetector 17 after passing through the spectroscope 16, the film thickness of the resist L is obtained through the information processor 20. Specifically, the intensity of the reflected light with respect to various wavelengths obtained by the spectroscope 16 is converted into numerical measurement data by the photodetector 17. The photodetector 17 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or an image sensor. Then, the film thickness is measured by performing the processing described below with the information processor 20.

ここで、図2を参照して、情報処理器20の構成についてさらに詳細に説明する。情報処理器20は、膜厚算出手段21、グルーピング手段22、設定手段23、判定手段24、統計処理手段25等を備えている。膜厚算出手段21は、光検出器17で変換された各波長の測定データに基づいて、レジストLの膜厚を算出する。具体的には、膜厚算出手段21は、測定した干渉波形(測定波形)と理論計算により算出される干渉波形(理論波形)とを比較し、二乗平均平方根誤差(RMSE:Root Mean Square Error)の最小化法で反復的に演算して膜厚を算出する。   Here, the configuration of the information processor 20 will be described in more detail with reference to FIG. The information processor 20 includes a film thickness calculation unit 21, a grouping unit 22, a setting unit 23, a determination unit 24, a statistical processing unit 25, and the like. The film thickness calculation means 21 calculates the film thickness of the resist L based on the measurement data of each wavelength converted by the photodetector 17. Specifically, the film thickness calculation means 21 compares the measured interference waveform (measurement waveform) with the interference waveform (theoretical waveform) calculated by theoretical calculation, and calculates the root mean square error (RMSE). The film thickness is calculated by iterative calculation using the minimization method.

グルーピング手段22は、測定点をグルーピングする。例えば、本実施の形態においては、設計上レジストLの膜厚が同一の薄い部分における複数の測定点を一のグループとし、同様に設計上膜厚が同一の厚い部分における複数の測定点を他のグループとすることができる。   The grouping unit 22 groups measurement points. For example, in the present embodiment, a plurality of measurement points in a thin part with the same film thickness of the resist L by design are grouped into one group, and a plurality of measurement points in a thick part with the same film thickness by design are similarly set as another group. Can be a group of.

設定手段23は、測定エラーを排除するために、対象数値範囲設定値(設定値1)及びバラツキ範囲許容設定値(設定値2)を設定する。対象数値範囲設定値(設定値1)としては、測定エラーが起こりやすい数値範囲が設定される。例えば、レジストLの膜厚が2700Å〜3200Åの場合の測定波形は、1200Å〜1500Åの場合の理論波形と近似している。このため、RMSE値の最小化法で膜厚を決定すると、実際には、レジストLの膜厚が2700Å〜3200Åの範囲にあるにもかかわらず、1200Å〜1500Åであると誤って判定されることがある。本発明では、これを排除するべく設定値を設けている。   The setting means 23 sets the target numerical value range setting value (setting value 1) and the variation range allowable setting value (setting value 2) in order to eliminate measurement errors. As the target numerical value range setting value (setting value 1), a numerical value range in which a measurement error is likely to occur is set. For example, the measurement waveform when the film thickness of the resist L is 2700 mm to 3200 mm approximates the theoretical waveform when the thickness of the resist L is 1200 mm to 1500 mm. Therefore, when the film thickness is determined by the RMSE value minimization method, the film thickness of the resist L is actually erroneously determined to be 1200 mm to 1500 mm even though it is in the range of 2700 mm to 3200 mm. There is. In the present invention, a set value is provided to eliminate this.

ここでは、レジストLの膜厚が、2700Å〜3200Åの範囲にあるとする。この場合、設定値1としては、例えば1200Å〜1500Åと設定することができる。設定値1の範囲外の測定データは、真の膜厚を誤って判定してしまうことが少ないことから、正データであると判定する。一方、設定値1の範囲内の測定データは、真の膜厚を誤って異なる膜厚であると判定してしまうことが多いことから、当該測定データを被判定データとし、以下の設定値2との比較により誤データか否かを判定する。   Here, it is assumed that the film thickness of the resist L is in the range of 2700 mm to 3200 mm. In this case, the set value 1 can be set to, for example, 1200 mm to 1500 mm. The measurement data outside the range of the set value 1 is determined to be positive data because the true film thickness is rarely erroneously determined. On the other hand, since the measurement data within the range of the set value 1 often erroneously determines that the true film thickness is a different film thickness, the measurement data is used as the determination target data, and the following set value 2 It is determined whether or not there is erroneous data by comparison with.

バラツキ範囲許容設定値(設定値2)は、測定エラーが起きない場合の通常のバラツキ範囲を考慮して設定される。設定値1内に含まれる被判定データと、設定値1の範囲外の測定データのうち最大のものとの差を算出し、これが設定値2以内であるかが判定される。これらの差が設定値2以内であれば、当該測定データは正データであると判定される。一方、これらの差が、設定値2よりも大きければ、当該データは誤データであると判定される。   The variation range allowable set value (set value 2) is set in consideration of a normal variation range when no measurement error occurs. The difference between the data to be determined included in the set value 1 and the maximum of the measurement data outside the range of the set value 1 is calculated, and it is determined whether this is within the set value 2. If these differences are within the set value 2, the measurement data is determined to be positive data. On the other hand, if these differences are larger than the set value 2, the data is determined to be erroneous data.

例えば、上述のように、設定値1として1200Å〜1500Åと設定している場合において、測定データが1300Åであると、当該測定データが被判定データとなる。設定値1の範囲外の最大データが3200Åの場合、これらの差は、3200−1300=1900Åとなる。設定値2を1200Åと設定した場合、設定値1の範囲外の最大の測定データと被判定データとの差は、設定値2以上よりも大きくなる。このため、当該測定データは、誤データであると判定される。なお、これらの設定値1、2は一例であり、適宜変更することが可能である。   For example, as described above, when the setting value 1 is set to 1200 mm to 1500 mm, and the measurement data is 1300 mm, the measurement data is determined data. When the maximum data outside the range of the setting value 1 is 3200 mm, the difference between these is 3200-1300 = 1900 mm. When the set value 2 is set to 1200 mm, the difference between the maximum measured data outside the range of the set value 1 and the determination target data is larger than the set value 2 or more. For this reason, it is determined that the measurement data is erroneous data. Note that these setting values 1 and 2 are examples, and can be changed as appropriate.

統計処理手段25は、同一グループとして設定された測定点の複数の測定データのうち、上記の設定値1、2により誤データと判定されたものを削除する。そして、統計処理手段25は、正データとして判定された測定データを用いて、最大、最小、平均、均一性、標準偏差などの統計処理を行う。   The statistical processing means 25 deletes the data determined as erroneous data by the above setting values 1 and 2 among the plurality of measurement data at the measurement points set as the same group. The statistical processing means 25 performs statistical processing such as maximum, minimum, average, uniformity, standard deviation, etc., using the measurement data determined as positive data.

ここで、図3を参照して、図1に示す膜厚測定装置10における膜厚測定方法について説明する。図3は、本実施の形態に係る膜厚測定方法を説明するためのフロー図である。あらかじめ、グルーピング手段22により、測定点がグルーピングされる。例えば、設計上レジストLの膜厚が同一の薄い部分における複数の測定点を同一グループとする。   Here, with reference to FIG. 3, the film thickness measuring method in the film thickness measuring apparatus 10 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining the film thickness measuring method according to the present embodiment. Measurement points are grouped in advance by the grouping means 22. For example, a plurality of measurement points in a thin portion where the resist L is designed to have the same film thickness are set as the same group.

そして、図3に示すように、まず、同一視野内で指定された複数の測定点の測定した測定波形と理論計算により算出される理論波形とを比較し、二乗平均平方根誤差の最小化法で反復的に演算してそれぞれの膜厚を算出する(S10)。そして、RMSE値が収束指定値以内であるか否かが判定される(S11)。非線形最小二乗法によりカーブフィッティングを行って膜厚を決定する場合、各膜厚の理論波形と比較してRMSE値が算出され、好ましくは当該RMSE値が最小となる値を膜厚として決定する。   Then, as shown in FIG. 3, first, a measured waveform measured at a plurality of measurement points designated within the same field of view is compared with a theoretical waveform calculated by theoretical calculation, and the root mean square error is minimized. Each film thickness is calculated by iteratively calculating (S10). Then, it is determined whether or not the RMSE value is within a specified convergence value (S11). In the case of determining the film thickness by performing curve fitting by the non-linear least square method, the RMSE value is calculated in comparison with the theoretical waveform of each film thickness, and preferably the value that minimizes the RMSE value is determined as the film thickness.

しかし、RMSE値の最小値を算出するには時間がかかるため、ここでは、RMSE値の収束指定値が設定されている。収束指定値は、膜厚を決定する際に用いられる閾値であり、所定のRMSE値の変化率が設定されている。RMSE値が収束指定値以下であれば、フィッティングした理論波形に対応する膜厚を当該測定点の膜厚とすることができる。   However, since it takes time to calculate the minimum value of the RMSE value, a convergence designated value of the RMSE value is set here. The convergence specification value is a threshold value used when determining the film thickness, and a change rate of a predetermined RMSE value is set. If the RMSE value is equal to or less than the convergence specified value, the film thickness corresponding to the fitted theoretical waveform can be set as the film thickness at the measurement point.

RMSE値の変化率が収束指定値以内でない場合には(S11、No)、S1に戻って再度、異なる膜厚に対応する理論波形と比較して、RMSE値を算出する。RMSE値の変化率が規定回数内に収束指定値以内にならない場合には、当該測定点の測定結果を測定エラーとして表示する(S19)。RMSE値の変化率が収束指定値以内の場合(S11、YES)において、収束したRMSE値が指定値以内とならなければ(S12、NO)、同様に測定エラーとして表示する(S19)。測定エラーとなった測定点の測定結果は、最大、最小、平均、均一性、標準偏差などの統計処理を行うための統計データから削除する。   If the rate of change of the RMSE value is not within the specified convergence value (S11, No), the process returns to S1 and is compared again with the theoretical waveform corresponding to a different film thickness to calculate the RMSE value. When the change rate of the RMSE value does not fall within the specified convergence value within the specified number of times, the measurement result at the measurement point is displayed as a measurement error (S19). When the change rate of the RMSE value is within the specified convergence value (S11, YES), if the converged RMSE value is not within the specified value (S12, NO), it is similarly displayed as a measurement error (S19). The measurement result of the measurement point that caused the measurement error is deleted from the statistical data for performing statistical processing such as maximum, minimum, average, uniformity, standard deviation.

その後、視野内で指定された全ポイントの膜厚の算出が終了したかを判定し(S13)、終了していない場合は、そのポイントの膜厚を同様に算出する。全ポイントの膜厚が算出済みの場合は、グループ設定されたデータか否かを判定し(S14)、グループ設定されたデータでない場合は、S17に飛ぶ。グループ設定されたデータの場合は、以下の処理を行う。   Thereafter, it is determined whether or not the calculation of the film thickness at all the points designated in the field of view has been completed (S13). If the calculation has not been completed, the film thickness at that point is similarly calculated. If the film thicknesses of all points have been calculated, it is determined whether or not the data is group-set data (S14). If the data is not group-set data, the process jumps to S17. For group-set data, the following processing is performed.

その後、グループ内の測定データが、設定値1の範囲内かどうかを判定する(S15)。上述の通り、設定値1は、測定エラーが起こりやすい数値範囲が設定されている。グループ内の測定データが、設定値1の範囲外であれば(S15、No)、測定エラーが起こる可能性が低いため、当該測定データを正データとして、その後の統計処理に用いる。一方、測定データが設定値1の範囲内に含まれる場合(S15、YES)、測定エラーが起こりやすいため当該データが被判定データとなる。   Thereafter, it is determined whether the measurement data in the group is within the range of the set value 1 (S15). As described above, the set value 1 is set to a numerical range in which measurement errors are likely to occur. If the measurement data in the group is outside the range of the set value 1 (S15, No), the possibility of a measurement error is low, and the measurement data is used as positive data for subsequent statistical processing. On the other hand, when the measurement data is included in the range of the set value 1 (S15, YES), since the measurement error is likely to occur, the data is determined data.

その後、設定値1の範囲内の測定データである被判定データと、正データとして判定された測定データの最も異なる最大値との差が、設定値2以下であるかが判定される(S16)。S16において、被判定データと測定データの最大値との差が設定値2以下であれば(YES)、正データとする。一方、被判定データと測定データの最大値との差が設定値2よりも大きければ(NO)誤データと判定して、測定エラーとして表示する(S20)。測定エラーとなった測定点の測定データは、最大、最小、平均値、均一性、標準偏差などの統計処理を行うための統計データから削除する。その後、他の測定点が残っているか否かを判断し(S17)、全ての測定点について上記の処理を行う。そして、S15、S16において正データとして判定されたものを用いて、データ統計処理を行う(S18)。   Thereafter, it is determined whether or not the difference between the data to be determined that is measurement data within the range of the set value 1 and the most different maximum value of the measurement data determined as positive data is equal to or less than the set value 2 (S16). . In S16, if the difference between the judged data and the maximum value of the measurement data is equal to or less than the set value 2 (YES), the data is determined as positive data. On the other hand, if the difference between the data to be judged and the maximum value of the measurement data is larger than the set value 2 (NO), it is judged as erroneous data and displayed as a measurement error (S20). The measurement data at the measurement point that caused the measurement error is deleted from the statistical data for performing statistical processing such as maximum, minimum, average value, uniformity, and standard deviation. Thereafter, it is determined whether or not other measurement points remain (S17), and the above processing is performed for all measurement points. Then, data statistical processing is performed using data determined as positive data in S15 and S16 (S18).

以上説明したように、本発明では、測定点をグルーピングする機能と、対象数値範囲設定値(設定値1)、及び、バラツキ範囲許容設定値(設定値2)を設定し、同一グループとして設定された複数の測定データと設定値1、2とを比較してエラー判定をする機能を設けた。そして、測定エラーとされた測定データを、統計処理を行うための統計データから除く判定処理を追加した。このため、これまでの非線形誤差の最小化法で反復的に演算するものだった膜厚測定に比べて、誤測定を排除でき測定結果の信頼性が向上し、ひいては、誤測定による歩留低下が防止できて、製品の品質が向上する。   As described above, in the present invention, the function for grouping measurement points, the target numerical value range setting value (setting value 1), and the variation range allowable setting value (setting value 2) are set and set as the same group. In addition, a function for comparing a plurality of measurement data with the set values 1 and 2 to determine an error is provided. And the determination process which removes the measurement data made into the measurement error from the statistical data for performing a statistical process was added. For this reason, compared to film thickness measurement, which has been performed repeatedly using the conventional nonlinear error minimization method, erroneous measurement can be eliminated, and the reliability of the measurement results is improved. Can be prevented and the product quality is improved.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る膜厚測定方法について、図4を参照して説明する。図4は、本実施の形態に係る膜厚測定方法を説明するためのフロー図である。なお、膜厚測定装置の概略構成については、実施の形態1において説明したものと同様であるため、説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
A film thickness measurement method according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining the film thickness measuring method according to the present embodiment. Note that the schematic configuration of the film thickness measurement apparatus is the same as that described in Embodiment 1, and thus the description thereof is omitted.

TFTアレイ基板を4回のフォトリソグラフィープロセスで形成するアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造工程においては、図6(a)に示すように基板Sと上に形成されたレジストLは、TFTのチャネル部となる領域上のレジストの膜厚が他より薄くなるような形状となる。このチャネル部上のレジスト膜厚を測定する場合、チャネル中央部では、最も干渉波形が整っており、非線形誤差の収束値が最も小さくなり、チャネルの両端に行くにつれて非線形誤差の収束値が大きくなることを、本発明者は見出した。   In the manufacturing process of the active matrix type liquid crystal display device in which the TFT array substrate is formed by four photolithography processes, as shown in FIG. 6A, the resist L formed on the substrate S is the channel portion of the TFT. Thus, the resist film thickness on the region becomes a shape that is thinner than the others. When measuring the resist film thickness on this channel part, the interference waveform is the most uniform in the center part of the channel, the convergence value of the nonlinear error becomes the smallest, and the convergence value of the nonlinear error becomes larger toward both ends of the channel. The present inventors have found that.

本実施の形態では、チャネル中央部を位置精度よく測定するために、測定するチャネル部を横切るように測定点を連続して設定し、これらの測定点をグルーピングする。このとき、チャネル幅に加えて膜厚計の位置合わせ精度を考慮してチャネル幅より広めに測定点を並べる。これは、位置合わせずれが生じても測定点の列のどこかにチャネル中央部が入るようにするためである。   In this embodiment, in order to measure the center portion of the channel with high positional accuracy, measurement points are set continuously across the channel portion to be measured, and these measurement points are grouped. At this time, in consideration of the alignment accuracy of the film thickness meter in addition to the channel width, the measurement points are arranged wider than the channel width. This is so that the center portion of the channel enters somewhere in the row of measurement points even if misalignment occurs.

図4に示すように、まず、同一視野内で指定された複数の測定点の測定した測定波形と理論計算により算出される理論波形とを比較し、二乗平均平方根誤差の最小化法で反復的に演算してそれぞれの膜厚を算出する(S21)。そして、RMSE値の変化率が収束指定値以内であるか否かが判定される(S22)。RMSE値の変化率が収束指定値以内でない場合には(S22、No)、S21に戻って再度、異なる膜厚に対応する理論波形と比較して、RMSE値を算出する。RMSE値の変化率が規定回数内に収束指定値以内にならない場合には、当該測定点の測定結果を測定エラーとして表示する(S29)。   As shown in FIG. 4, first, a measured waveform measured at a plurality of measurement points designated within the same field of view is compared with a theoretical waveform calculated by theoretical calculation, and iteratively performed by a method of minimizing the root mean square error. To calculate each film thickness (S21). Then, it is determined whether or not the change rate of the RMSE value is within the convergence specified value (S22). When the change rate of the RMSE value is not within the convergence specified value (S22, No), the process returns to S21 and is compared again with the theoretical waveform corresponding to a different film thickness to calculate the RMSE value. When the change rate of the RMSE value does not fall within the specified convergence value within the specified number of times, the measurement result at the measurement point is displayed as a measurement error (S29).

RMSE値の変化率が収束指定値以内の場合(S22、YES)において、収束したRMSE値が指定値以内とならなければ(S23、NO)、同様に測定エラーとして表示する(S29)。測定エラーとなった測定点の測定結果は、統計処理を行うための統計データから削除する。   When the change rate of the RMSE value is within the specified convergence value (S22, YES), if the converged RMSE value is not within the specified value (S23, NO), the measurement error is similarly displayed (S29). The measurement result of the measurement point that caused the measurement error is deleted from the statistical data for performing statistical processing.

その後、視野内で指定された全ポイントの膜厚の算出が終了したかを判定し(S24)、終了していない場合は、そのポイントの膜厚を同様に算出する。全ポイントの膜厚が算出済みの場合は、グループ内で設定されたデータか否かを判定し(S25)、グループ設定されたデータでない場合は、S27に飛ぶ。グループ設定されたデータの場合は、以下の処理を行う。   Thereafter, it is determined whether or not the calculation of the film thickness at all the points designated in the field of view has been completed (S24). If the calculation has not been completed, the film thickness at that point is similarly calculated. If the film thicknesses of all the points have been calculated, it is determined whether or not the data is set in the group (S25). If the data is not set in the group, the process jumps to S27. For group-set data, the following processing is performed.

次に、これらの測定点の非線形誤差の収束値が最小であるか否かが判定される(S26)。非線形誤差の収束値が最小となる測定点のみの測定データを正データとして判定する(S26、YES)。非線形誤差の収束値が最小ではないその他の測定点の測定データは誤データとして判定し(S26、NO)、測定エラー表示し、統計処理を行うための統計データから削除する(S30)。その後、他の測定点が残っているか否かを判断し(S27)、全ての測定点について上記の処理を行う。   Next, it is determined whether or not the convergence value of the nonlinear error at these measurement points is minimum (S26). Measurement data of only the measurement point at which the convergence value of the nonlinear error is minimum is determined as positive data (S26, YES). Measurement data at other measurement points where the convergence value of the nonlinear error is not minimum is determined as erroneous data (S26, NO), a measurement error is displayed, and deleted from the statistical data for performing statistical processing (S30). Thereafter, it is determined whether or not other measurement points remain (S27), and the above processing is performed for all measurement points.

通常、被測定基板Wには、複数のチャネル部が形成される。従って、これらの複数のチャネル部に対応するレジストの膜厚がS21〜S27を繰り返して、同様に算出される。これらの正データとして判断された測定データを用いて、最大、最小、平均値、均一性、標準偏差などのデータ統計処理を行う(S28)。   Usually, a plurality of channel portions are formed in the substrate to be measured W. Accordingly, the resist film thickness corresponding to the plurality of channel portions is calculated in the same manner by repeating S21 to S27. Data statistical processing such as maximum, minimum, average value, uniformity, and standard deviation is performed using the measurement data determined as the positive data (S28).

このように、本実施の形態によれば、これまでの非線形誤差の最小化法で反復的に演算するものだった膜厚測定に比べて、正確にチャネル中央部を測定でき、測定結果の信頼性が向上し、ひいては、誤測定による歩留低下が防止できて製品の品質が向上する。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to measure the channel center more accurately and to measure the reliability of the measurement result, compared with the film thickness measurement that has been repeatedly performed by the conventional nonlinear error minimization method. As a result, the yield can be prevented from being lowered due to erroneous measurement, and the product quality is improved.

以上、実施の形態について説明したが、さらに、測定値の信頼性をさらに向上させるために、それぞれ、最後の統計処理をする前に別途、非線形誤差の収束値の上限値での判定を加えてもよい。具体的には、非線形誤差の収束値の上限設定値以下の測定点のみ測定結果を正とし、その他は測定エラーとして表示し統計データから除く判定処理を追加する。これにより、測定結果の信頼性がさらに向上し、ひいては誤測定による歩留低下が防止できて製品の品質が向上する。   Although the embodiment has been described above, in order to further improve the reliability of the measurement value, before the final statistical processing, a determination at the upper limit value of the convergence value of the nonlinear error is added separately. Also good. Specifically, a determination process is added only for measurement points that are equal to or lower than the upper limit set value of the convergence value of the nonlinear error, and others are displayed as measurement errors and excluded from statistical data. As a result, the reliability of the measurement result is further improved, and as a result, a decrease in yield due to erroneous measurement can be prevented, thereby improving the quality of the product.

実施の形態1に係る膜厚測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the film thickness measuring apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る膜厚測定装置に用いられる情報処理器の構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration of an information processing device used in the film thickness measurement device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る膜厚測定方法を説明するためのフロー図である。3 is a flowchart for explaining a film thickness measuring method according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る膜厚測定方法を説明するためのフロー図である。10 is a flowchart for explaining a film thickness measuring method according to Embodiment 2. FIG. 基板上に形成したレジストの形状及び測定結果を示す図である。It is a figure which shows the shape and measurement result of the resist which were formed on the board | substrate. 基板上に形成したレジストの形状及び測定結果を示す図である。It is a figure which shows the shape and measurement result of the resist which were formed on the board | substrate. 従来の膜厚測定方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the conventional film thickness measuring method.

符号の説明Explanation of symbols

10 膜厚測定装置
11 ステージ
12 光源ランプ
13 半透過ミラー
14 対物レンズ
15 光学系
16 分光器
17 光検出器
20 情報処理器
21 膜厚算出手段
22 グルーピング手段
23 設定手段
24 判定手段
25 統計処理手段
W 被測定基板
S 基板
L レジスト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Film thickness measuring apparatus 11 Stage 12 Light source lamp 13 Semi-transmission mirror 14 Objective lens 15 Optical system 16 Spectrometer 17 Photo detector 20 Information processor 21 Film thickness calculation means 22 Grouping means 23 Setting means 24 Determination means 25 Statistical processing means W Substrate to be measured S substrate L resist

Claims (8)

被測定基板に設けられた局所的に膜厚が異なる薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
前記被測定基板に光を照射する光学系と、
前記被測定基板からの反射光を分光する分光部と、
前記分光部により分光された光を検出して、検出した光の強度に応じた信号を出力する光検出部と、
前記光検出部によって出力される前記信号と理論波形との誤差に基づいて、前記薄膜の膜厚を算出する情報処理部とを備え、
前記情報処理部は、
同一視野内における複数の測定点を前記薄膜の膜厚に応じてグルーピングするグルーピング手段と、
同一グループとしてグルーピングされた複数の測定点の測定データ内で、当該グループの前記信号と近似する理論波形を有する膜厚の数値範囲を対象数値範囲として設定するとともに、バラツキ範囲許容設定値を設定する設定手段と、
前記複数の測定点の測定データのうち、前記対象数値範囲内に含まれる被判定データであって、前記被判定データ以外で最も当該被判定データと異なる測定データとの差が、前記バラツキ範囲許容設定値よりも大きいものを測定エラーとして判定する判定手段と、
前記測定エラーとして判定された測定データを、統計処理を行うための統計データから除き、統計処理を行う統計処理手段と、
を備える膜厚測定装置。
A film thickness measuring device for measuring a film thickness of a thin film having a locally different film thickness provided on a substrate to be measured,
An optical system for irradiating the substrate to be measured with light;
A spectroscopic unit that splits the reflected light from the substrate to be measured;
A light detection unit that detects light split by the spectroscopic unit and outputs a signal corresponding to the intensity of the detected light;
An information processing unit that calculates a film thickness of the thin film based on an error between the signal output by the light detection unit and a theoretical waveform;
The information processing unit
Grouping means for grouping a plurality of measurement points in the same field of view according to the film thickness of the thin film ;
In the measurement data of a plurality of measurement points grouped as the same group, the numerical value range of the film thickness having a theoretical waveform that approximates the signal of the group is set as the target numerical value range, and the variation range allowable setting value is set Setting means;
Among the measurement data of the plurality of measurement points, the difference between the determination data included in the target numerical value range and the measurement data different from the determination data other than the determination data is acceptable for the variation range. A determination means for determining a measurement error that is larger than the set value ;
Statistical processing means for performing statistical processing, excluding the measurement data determined as the measurement error from statistical data for performing statistical processing;
A film thickness measuring device comprising:
前記グルーピング手段は、前記膜厚が略等しい領域に対応する測定点を同一グループとして設定することを特徴とする請求項に記載の膜厚測定装置。 The film thickness measuring apparatus according to claim 1 , wherein the grouping unit sets measurement points corresponding to regions having substantially the same film thickness as the same group. 被測定基板に設けられた局所的に膜厚が異なる薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
前記被測定基板に光を照射する光学系と、
前記被測定基板からの反射光を分光する分光部と、
前記分光部により分光された光を検出して、検出した光の強度に応じた信号を出力する光検出部と、
前記光検出部によって出力される前記信号と理論波形との誤差に基づいて、前記薄膜の膜厚を算出する情報処理部とを備え、
前記情報処理部は、
前記薄膜の膜厚が厚い領域から薄い領域にわたって略一列に配置された測定点を同一グループとして設定するグルーピング手段と、
同一グループの複数の測定点の測定データ内で、誤差収束値が最小となるもの以外の少なくとも一部を測定エラーとして判定する判定手段と、
前記測定エラーとして判定された測定データを、統計処理を行うための統計データから除き、統計処理を行う統計処理手段と、
を備える膜厚測定装置。
A film thickness measuring device for measuring a film thickness of a thin film having a locally different film thickness provided on a substrate to be measured,
An optical system for irradiating the substrate to be measured with light;
A spectroscopic unit that splits the reflected light from the substrate to be measured;
A light detection unit that detects light split by the spectroscopic unit and outputs a signal corresponding to the intensity of the detected light;
An information processing unit that calculates a film thickness of the thin film based on an error between the signal output by the light detection unit and a theoretical waveform;
The information processing unit
Grouping means for setting the measurement points arranged in approximately one row from a thick region to a thin region of the thin film as the same group;
A determination means for determining at least a part of the measurement data of a plurality of measurement points of the same group as a measurement error at least a part other than the error convergence value being minimum
Statistical processing means for performing statistical processing, excluding the measurement data determined as the measurement error from statistical data for performing statistical processing;
A film thickness measuring device comprising:
前記複数の測定点の測定データのそれぞれの誤差収束値の上限値を設定する上限値設定手段を備え、
前記判定手段は、前記誤差収束値の上限値よりも大きい測定データを測定エラーとして判定することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の膜厚測定装置。
An upper limit setting means for setting an upper limit value of the error convergence value of each of the measurement data of the plurality of measurement points,
The determination means, the thickness measuring device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to determine the large measurement data than the upper limit value of the error convergence value as a measurement error.
被測定基板に設けられた局所的に膜厚が異なる薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、
前記被測定基板に光を照射するステップと、
前記被測定基板からの反射光を分光するステップと、
分光された光を検出して、検出した光の強度に応じた信号を出力するステップと、
出力される前記信号と理論波形との誤差に基づいて、前記薄膜の膜厚を算出するステップと、
同一視野内における複数の測定点を前記薄膜の膜厚に応じてグルーピングするグルーピングするステップと、
同一グループとしてグルーピングされた複数の測定点の測定データ内で、当該グループの前記信号と近似する理論波形を有する膜厚の数値範囲を対象数値範囲として設定するとともに、バラツキ範囲許容設定値を設定するステップと、
前記複数の測定点の測定データのうち、前記対象数値範囲内に含まれる被判定データであって、前記被判定データ以外で最も当該被判定データと異なる測定データとの差が、前記バラツキ範囲許容設定値よりも大きいものを前記測定エラーとして判定するステップと、
前記測定エラーとして判定された測定データを、統計処理を行うための統計データから除き、統計処理を行うステップと、
を含む膜厚測定方法。
A film thickness measuring method for measuring a film thickness of a thin film having a locally different film thickness provided on a substrate to be measured,
Irradiating the substrate to be measured with light;
Spectroscopically analyzing reflected light from the substrate to be measured;
Detecting the dispersed light and outputting a signal according to the intensity of the detected light;
Calculating the film thickness of the thin film based on an error between the output signal and the theoretical waveform;
Grouping a plurality of measurement points in the same field of view according to the thickness of the thin film ;
In the measurement data of a plurality of measurement points grouped as the same group, the numerical value range of the film thickness having a theoretical waveform that approximates the signal of the group is set as the target numerical value range, and the variation range allowable setting value is set Steps,
Among the measurement data of the plurality of measurement points, the difference between the determination data included in the target numerical value range and the measurement data different from the determination data other than the determination data is acceptable for the variation range. Determining a measurement error that is larger than a set value;
Removing the measurement data determined as the measurement error from the statistical data for performing statistical processing, and performing statistical processing;
A film thickness measuring method including:
前記膜厚が略等しい領域に対応する測定点を同一グループとして設定することを特徴とする請求項に記載の膜厚測定方法。 6. The film thickness measuring method according to claim 5 , wherein the measurement points corresponding to the regions having substantially the same film thickness are set as the same group. 被測定基板に設けられた局所的に膜厚が異なる薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、
前記被測定基板に光を照射するステップと、
前記被測定基板からの反射光を分光するステップと、
分光された光を検出して、検出した光の強度に応じた信号を出力するステップと、
出力される前記信号と理論波形との誤差に基づいて、前記薄膜の膜厚を算出するステップと、
前記薄膜の膜厚が厚い領域から薄い領域にわたって略一列に配置された測定点を同一グループとして設定するステップと、
同一グループの複数の測定点の測定データ内で、誤差収束値が最小となるもの以外の少なくとも一部を測定エラーとして判定するステップと、
前記測定エラーとして判定された測定データを、統計処理を行うための統計データから除き、統計処理を行うステップと、
を含む膜厚測定方法。
A film thickness measuring method for measuring a film thickness of a thin film having a locally different film thickness provided on a substrate to be measured,
Irradiating the substrate to be measured with light;
Spectroscopically analyzing reflected light from the substrate to be measured;
Detecting the dispersed light and outputting a signal according to the intensity of the detected light;
Calculating the film thickness of the thin film based on an error between the output signal and the theoretical waveform;
Setting measurement points arranged in approximately one row from a thick region to a thin region of the thin film as the same group;
Determining at least a part of the measurement data of a plurality of measurement points in the same group as a measurement error other than the one having the smallest error convergence value ;
The measurement data determined as the measurement error, Except from the statistical data for performing statistical processing, and performing statistical processing,
A film thickness measuring method including:
前記複数の測定点の測定データのそれぞれの誤差収束値の上限値を設定するステップを含み、
前記誤差収束値の上限値よりも大きい測定データを測定エラーとして判定することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の膜厚測定方法。
Setting an upper limit value of error convergence value of each of the measurement data of the plurality of measurement points,
The film thickness measurement method according to claim 5, wherein measurement data larger than an upper limit value of the error convergence value is determined as a measurement error.
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