JP7055523B1 - Optical measurement system, optical measurement method and measurement program - Google Patents

Optical measurement system, optical measurement method and measurement program Download PDF

Info

Publication number
JP7055523B1
JP7055523B1 JP2021506348A JP2021506348A JP7055523B1 JP 7055523 B1 JP7055523 B1 JP 7055523B1 JP 2021506348 A JP2021506348 A JP 2021506348A JP 2021506348 A JP2021506348 A JP 2021506348A JP 7055523 B1 JP7055523 B1 JP 7055523B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
light
film thickness
sample
reliability
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.)
Active
Application number
JP2021506348A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2022049625A1 (en
Inventor
大輔 稲野
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.)
Otsuka Electronics Co Ltd
Original Assignee
Otsuka Electronics 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 Otsuka Electronics Co Ltd filed Critical Otsuka Electronics Co Ltd
Publication of JPWO2022049625A1 publication Critical patent/JPWO2022049625A1/ja
Priority to JP2022055889A priority Critical patent/JP2022088559A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7055523B1 publication Critical patent/JP7055523B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0625Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0202Mechanical elements; Supports for optical elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers

Abstract

サンプルに含まれる層の厚さである膜厚を測定する光学測定システムが提供される。光学測定システムは、測定光を発生する光源と、測定光をサンプルに照射して生じる反射光または透過光を観測光として受光する受光部と、光源および受光部と光学的に接続され、任意の位置に配置可能なプローブと、受光部による検出結果に基づいて算出される分光反射率または分光透過率からサンプルの膜厚を算出する膜厚算出部と、膜厚算出部により算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出する信頼度算出部とを含む。An optical measurement system for measuring a film thickness, which is the thickness of a layer contained in a sample, is provided. The optical measurement system is optically connected to an arbitrary light source that generates measurement light, a light receiving unit that receives reflected light or transmitted light generated by irradiating the sample with measurement light as observation light, and an arbitrary light source and light receiving unit. A probe that can be placed at a position, a film thickness calculation unit that calculates the sample film thickness from the spectral reflectance or spectral transmission rate calculated based on the detection result by the light receiving unit, and a film thickness calculated by the film thickness calculation unit. Includes a reliability calculation unit that calculates the measurement reliability, which indicates how appropriately the measurement is.

Description

本発明は、可搬型の光学測定システム、その光学測定システムにおける光学測定方法、ならびにその光学測定方法を実現するための測定プログラムに関する。 The present invention relates to a portable optical measurement system, an optical measurement method in the optical measurement system, and a measurement program for realizing the optical measurement method.

製造された製品の膜厚を管理したいという要求が存在する。このような要求に対して、膜厚を測定するための測定装置および測定方法が知られている。 There is a demand to control the film thickness of manufactured products. In response to such a requirement, a measuring device and a measuring method for measuring a film thickness are known.

一例として、電磁誘導または渦電流を利用した測定装置が知られている。例えば、特開平07-332916号公報(特許文献1)は、実用的な周波数の電流を用いて磁性被膜の膜厚を精度良く計測する膜厚計を開示する。また、特開平06-317401号公報(特許文献2)は、鉄基板上の非鉄塗装および導電性の非鉄基板上の非導電性塗装の双方の厚さの測定が可能なハンドヘルド式の併用塗装厚さゲージを開示する。 As an example, a measuring device using electromagnetic induction or eddy current is known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-332916 (Patent Document 1) discloses a film thickness meter that accurately measures the film thickness of a magnetic film using a current having a practical frequency. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-317401 (Patent Document 2) describes a handheld type combined coating thickness capable of measuring the thicknesses of both non-iron coating on an iron substrate and non-conductive coating on a conductive non-iron substrate. Disclose the gauge.

また、超音波を利用した測定装置も知られている。例えば、特開平07-167639号公報(特許文献3)は、被覆内に超音波を放射するとともに超音波を受信し、その超音波信号に比例した変換信号を生成する変換器を備えた厚みゲージを開示する。 Further, a measuring device using ultrasonic waves is also known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-167639 (Patent Document 3) is a thickness gauge provided with a converter that radiates an ultrasonic wave in a coating, receives the ultrasonic wave, and generates a conversion signal proportional to the ultrasonic signal. To disclose.

さらに、光を利用した測定装置も知られている。例えば、国際公開2010/013429号(特許文献4)は、基材面に形成された膜の膜厚を、分光反射率を測定することによって求める膜厚測定装置を開示する。 Further, a measuring device using light is also known. For example, International Publication No. 2010/013429 (Patent Document 4) discloses a film thickness measuring device for determining the film thickness of a film formed on a substrate surface by measuring the spectral reflectance.

これらの膜厚を測定するための測定装置および測定方法のうち、電磁誘導または渦電流を利用した装置、ならびに、超音波を利用した装置の測定精度は、光を利用した装置に比較して劣る。そのため、膜厚の測定には、光を利用した測定装置を用いることが好ましい。 Among the measuring devices and measuring methods for measuring these film thicknesses, the measuring accuracy of the device using electromagnetic induction or eddy current and the device using ultrasonic waves is inferior to the device using light. .. Therefore, it is preferable to use a measuring device using light for measuring the film thickness.

特開平07-332916号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-332916 特開平06-317401号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-317401 特開平07-167639号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-167639 国際公開2010/013429号International Publication 2010/013429

上述の特許文献4に開示される膜厚測定装置は、光源からの光が、膜を備えた測定対象面に垂直に入射し、測定対象面で反射された光が分光センサに入射するように構成されている。光源からの光を測定対象面に垂直に入射させるために、据置型の構成を前提としている。 In the film thickness measuring device disclosed in Patent Document 4 described above, the light from the light source is vertically incident on the measurement target surface provided with the film, and the light reflected on the measurement target surface is incident on the spectroscopic sensor. It is configured. In order to allow the light from the light source to enter perpendicularly to the surface to be measured, a stationary configuration is assumed.

製品の品質管理などを行うためには、例えば、製造ラインの任意の位置で手軽に測定したいという要求が存在する。また、表面が曲面なサンプルや複雑な形状のサンプルを簡便に測定したいという要求も存在する。しかしながら、上述の先行技術は、このような要求を満たすような解決手段を提供するものではない。 In order to perform quality control of products, for example, there is a demand for easy measurement at an arbitrary position on a production line. There is also a demand for easy measurement of a sample having a curved surface or a sample having a complicated shape. However, the prior art described above does not provide a solution that meets such requirements.

本発明の一つの目的は、サンプルの膜厚を適切に測定できる光学測定システムなどを提供することである。 One object of the present invention is to provide an optical measurement system or the like that can appropriately measure the film thickness of a sample.

本発明のある局面に従えば、サンプルに含まれる層の厚さである膜厚を測定する光学測定システムが提供される。光学測定システムは、測定光を発生する光源と、測定光をサンプルに照射して生じる反射光または透過光を観測光として受光する受光部と、光源および受光部と光学的に接続され、任意の位置に配置可能なプローブと、受光部による検出結果に基づいて算出される分光反射率または分光透過率からサンプルの膜厚を算出する膜厚算出部と、膜厚算出部により算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出する信頼度算出部とを含む。 According to an aspect of the present invention, there is provided an optical measurement system for measuring a film thickness, which is the thickness of a layer contained in a sample. The optical measurement system is optically connected to an arbitrary light source that generates measurement light, a light receiving unit that receives reflected light or transmitted light generated by irradiating the sample with measurement light as observation light, and an arbitrary light source and light receiving unit. A probe that can be placed at a position, a film thickness calculation unit that calculates the sample film thickness from the spectral reflectance or spectral transmission rate calculated based on the detection result by the light receiving unit, and a film thickness calculated by the film thickness calculation unit. Includes a reliability calculation unit that calculates the measurement reliability, which indicates how appropriately the measurement is.

光学測定システムは、信頼度算出部により算出された測定信頼度を通知する出力部をさらに含んでいてもよい。 The optical measurement system may further include an output unit that notifies the measurement reliability calculated by the reliability calculation unit.

出力部は、測定信頼度の高さに対応した通知音を発生するようにしてもよい。
出力部は、測定信頼度を示す光および画像の少なくとも一方を出力するようにしてもよい。
The output unit may generate a notification sound corresponding to the high measurement reliability.
The output unit may output at least one of light and an image indicating measurement reliability.

光学測定システムは、測定信頼度が所定条件を満たす時点の膜厚を測定結果として決定する決定部をさらに含んでいてもよい。 The optical measurement system may further include a determination unit that determines the film thickness at a time when the measurement reliability satisfies a predetermined condition as a measurement result.

膜厚算出部は、分光反射率または分光透過率を周波数変換して算出されるスペクトルに現れるピークに基づいて、サンプルの膜厚を算出してもよい。信頼度算出部は、スペクトルに現れるピークの大きさに基づいて、測定信頼度を算出してもよい。 The film thickness calculation unit may calculate the film thickness of the sample based on the peak appearing in the spectrum calculated by frequency-converting the spectral reflectance or the spectral transmittance. The reliability calculation unit may calculate the measurement reliability based on the magnitude of the peak appearing in the spectrum.

膜厚算出部は、分光反射率または分光透過率を示すモデルのパラメータを、観測光に基づいて算出される分光反射率または分光透過率と一致するように、フィッティングすることで、サンプルの膜厚を算出してもよい。信頼度算出部は、膜厚算出部により決定されたフィッティングの結果に基づいて、測定信頼度を算出してもよい。 The film thickness calculation unit fits the parameters of the model indicating the spectral reflectance or the spectral transmittance so as to match the spectral reflectance or the spectral transmittance calculated based on the observed light, thereby forming the thickness of the sample. May be calculated. The reliability calculation unit may calculate the measurement reliability based on the fitting result determined by the film thickness calculation unit.

プローブは、サンプルに応じて異なる種類に変更可能に構成されていてもよい。
少なくとも膜厚算出部および信頼度算出部は、プローブとは独立した筐体に実装されていてもよい。
The probe may be configured to be modifiable to different types depending on the sample.
At least the film thickness calculation unit and the reliability calculation unit may be mounted in a housing independent of the probe.

少なくともプローブ、光源および受光部は、単一の筐体に実装されていてもよい。
本発明の別の局面に従えば、サンプルに含まれる層の厚さである膜厚を測定する光学測定方法が提供される。光学測定方法は、任意の位置に配置可能なプローブを通じて、光源が発生した測定光をサンプルに照射するステップと、測定光をサンプルに照射して生じる反射光または透過光を観測光として受光部で受光し、受光部による検出結果に基づいて算出される分光反射率または分光透過率からサンプルの膜厚を算出するステップと、算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出するステップとを含む。
At least the probe, the light source and the light receiving part may be mounted in a single housing.
According to another aspect of the present invention, there is provided an optical measuring method for measuring a film thickness, which is the thickness of a layer contained in a sample. The optical measurement method consists of a step of irradiating the sample with the measurement light generated by the light source through a probe that can be placed at an arbitrary position, and a light receiving unit using the reflected light or transmitted light generated by irradiating the sample with the measurement light as observation light. The step of calculating the thickness of the sample from the spectral reflectance or spectral transmittance calculated based on the detection result by the light receiving unit after receiving light, and how appropriately the calculated film thickness is measured. Includes a step to calculate the indicated measurement reliability.

本発明のさらに別の局面に従えば、サンプルに含まれる層の厚さである膜厚を測定する測定プログラムが提供される。測定プログラムは、コンピュータに、任意の位置に配置可能なプローブを通じて、光源が発生した測定光をサンプルに照射したときに生じる反射光または透過光を受光して得られる検出結果に基づいて算出される分光反射率または分光透過率から、サンプルの膜厚を算出するステップと、算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出するステップとを実行させる。 According to yet another aspect of the present invention, there is provided a measurement program for measuring the film thickness, which is the thickness of the layer contained in the sample. The measurement program is calculated based on the detection result obtained by receiving the reflected light or transmitted light generated when the sample is irradiated with the measurement light generated by the light source through a probe that can be placed at an arbitrary position on the computer. The step of calculating the film thickness of the sample from the spectral reflectance or the spectral transmittance and the step of calculating the measurement reliability indicating how appropriately the calculated film thickness is measured are executed.

本発明のある実施の形態によれば、サンプルの膜厚を適切に測定できる。 According to an embodiment of the present invention, the film thickness of a sample can be appropriately measured.

本実施の形態に従う光学測定システムの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムの機能構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the functional structure example of the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う測定装置に含まれる演算処理部の機能構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the functional structure example of the arithmetic processing part included in the measuring apparatus according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるプローブの外観の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the appearance of the probe used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるプローブの断面構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the cross-sectional structure of the probe used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるペン型のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the pen type probe used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるペン型のプローブに装着されるアタッチメントの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the attachment attached to the pen type probe used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるV溝型のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the V-groove type probe used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるL字型のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the L-shaped probe used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用される非接触型のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the non-contact type probe used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用される非接触型のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the non-contact type probe used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用される先端可動式のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the tip movable probe used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用される曲面用のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the probe for the curved surface used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用される液体用のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the probe for the liquid used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用される油膜用のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the probe for an oil film used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムで利用される複数角度のプローブの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the probe of a plurality of angles used in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムにおける測定装置およびプローブの使用形態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the usage form of the measuring apparatus and a probe in the optical measuring system according to this embodiment. 本実施の形態の変形例に従う光学測定システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the optical measurement system which follows the modification of this Embodiment. 本実施の形態の別の変形例に従う光学測定システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the optical measurement system according to another modification of this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムが膜厚測定の対象とするサンプルの断面構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the cross-sectional structure of the sample which is the object of film thickness measurement in the optical measurement system which follows this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムにおける膜厚測定を不安定にする要因を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the factor which makes film thickness measurement unstable in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムにおける膜厚測定を不安定にする別の要因を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another factor which makes film thickness measurement unstable in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムにおける膜厚測定を不安定にするさらに別の要因を説明するための図である。It is a figure for demonstrating yet another factor which makes film thickness measurement unstable in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムにおける測定信頼度を算出する方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the method of calculating the measurement reliability in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムにおける測定信頼度を算出する方法の別の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of the method of calculating the measurement reliability in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムにおける測定信頼度を算出する方法のさらに別の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating still another example of the method of calculating the measurement reliability in the optical measurement system according to this embodiment. 図21に示すプローブの各状態において測定される分光反射率の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the spectral reflectance measured in each state of the probe shown in FIG. 21. 本実施の形態に従う光学測定システムの探索支援モードにおける処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process in the search support mode of the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムの探索支援モードにおける処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure in the search support mode of the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムの自動測定モードにおける処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process in the automatic measurement mode of the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムの自動測定モードにおける処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure in the automatic measurement mode of the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムの探索支援付き自動測定モードにおける処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process in the automatic measurement mode with search support of the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムの探索支援付き自動測定モードにおける処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure in the automatic measurement mode with search support of the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムにおける測定信頼度の通知形態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the notification form of the measurement reliability in the optical measurement system according to this embodiment. 本実施の形態に従う光学測定システムが提供する機能構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the functional structure provided by the optical measurement system according to this embodiment.

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

<A.光学測定システム>
まず、本実施の形態に従う光学測定システム1の構成例について説明する。光学測定システム1は、光を利用してサンプルの膜厚を測定する光学式の膜厚測定装置である。より具体的には、光学測定システム1は、分光干渉式の膜厚測定装置である。
<A. Optical measurement system>
First, a configuration example of the optical measurement system 1 according to the present embodiment will be described. The optical measurement system 1 is an optical film thickness measuring device that measures the film thickness of a sample by using light. More specifically, the optical measurement system 1 is a spectral interferometry type film thickness measuring device.

本明細書において、「膜厚」は、任意のサンプルに含まれる特定の層あるいは膜の厚さを意味する。すなわち、光学測定システム1は、サンプルに含まれる層の厚さである膜厚を測定する。 As used herein, "film thickness" means the thickness of a particular layer or film contained in any sample. That is, the optical measurement system 1 measures the film thickness, which is the thickness of the layer contained in the sample.

以下の説明においては、サンプルに光を照射してその反射光を観測する光学系(反射光観測系)について主として説明するが、サンプルに光を照射してその透過光を観測する光学系(透過光観測系)にも当然に適用可能である。そのため、以下の説明において、特段の説明がない限り、「反射光」との用語は、本来の「反射光」に加えて「透過光」も包含する。同様に、「反射率」との用語は、本来の「反射率」に加えて「透過率」も包含する。 In the following description, the optical system that irradiates the sample with light and observes the reflected light (reflected light observation system) will be mainly described, but the optical system that irradiates the sample with light and observes the transmitted light (transmitted light). Of course, it can also be applied to optical observation systems). Therefore, in the following description, unless otherwise specified, the term "reflected light" includes "transmitted light" in addition to the original "reflected light". Similarly, the term "reflectance" includes "transmittance" in addition to the original "reflectance".

(a1:システム構成例)
図1は、本実施の形態に従う光学測定システム1の構成例を示す模式図である。光学測定システム1は、測定装置100と、測定装置100と光学的に接続されたプローブ200とを含む。
(A1: System configuration example)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an optical measurement system 1 according to the present embodiment. The optical measuring system 1 includes a measuring device 100 and a probe 200 optically connected to the measuring device 100.

特に、本実施の形態に従う光学測定システム1は、任意の位置で測定が可能な可搬型として構成される。図1に示す構成例では、ユーザは、一方の手で測定装置100を把持しつつ、他方の手でプローブ200を把持して、任意のサンプルを任意の位置で測定できるようになっている。なお、測定中において、ユーザが測定装置100および/またはプローブ200を常に把持しておく必要はない。このように、プローブ200は、任意の位置に配置可能になっている。 In particular, the optical measurement system 1 according to the present embodiment is configured as a portable type capable of measuring at an arbitrary position. In the configuration example shown in FIG. 1, the user can measure an arbitrary sample at an arbitrary position by grasping the measuring device 100 with one hand and the probe 200 with the other hand. It is not necessary for the user to always hold the measuring device 100 and / or the probe 200 during the measurement. In this way, the probe 200 can be arranged at an arbitrary position.

測定装置100とプローブ200との間は、光ファイバー10および光ファイバー20を介して接続されている。光ファイバー10の一端と光ファイバー20の一端とは、カプラ28を介して着脱可能に接続されている。 The measuring device 100 and the probe 200 are connected via an optical fiber 10 and an optical fiber 20. One end of the optical fiber 10 and one end of the optical fiber 20 are detachably connected via a coupler 28.

サンプルの形状および特性に応じて複数種類のプローブ200が用意されてもよい。この場合には、プローブ200を容易に交換できるようにカプラ28を設けてもよい。カプラ28は、例えば、ワンタッチでプローブ200を着脱できるような構成を採用することが好ましい。カプラ28は、接続、脱離、付替などにより、測定への影響がないような構造が好ましい。但し、1種類のプローブ200のみを利用する構成とする場合には、カプラ28を省略してもよい。 A plurality of types of probes 200 may be prepared depending on the shape and characteristics of the sample. In this case, the coupler 28 may be provided so that the probe 200 can be easily replaced. For the coupler 28, for example, it is preferable to adopt a configuration in which the probe 200 can be attached / detached with one touch. The coupler 28 preferably has a structure that does not affect the measurement due to connection, disconnection, replacement, or the like. However, if only one type of probe 200 is used, the coupler 28 may be omitted.

光ファイバー10はY型光ファイバーであり、光ファイバー10の分岐部16からは、分岐ファイバー12および分岐ファイバー14が伸びている。 The optical fiber 10 is a Y-type optical fiber, and the branch fiber 12 and the branch fiber 14 extend from the branch portion 16 of the optical fiber 10.

(a2:測定装置100の構成例)
図2は、本実施の形態に従う光学測定システム1の機能構成例を示す模式図である。図2を参照して、測定装置100は、サンプルに光を照射し、サンプルに光を照射することで生じる光(反射光または透過光)を受光する。以下の説明においては、サンプルに照射する光を「測定光」(図2に示す測定光22)と称し、サンプルに光を照射することで生じる光を「観測光」(図2に示す観測光24)とも称す。
(A2: Configuration example of measuring device 100)
FIG. 2 is a schematic diagram showing a functional configuration example of the optical measurement system 1 according to the present embodiment. With reference to FIG. 2, the measuring device 100 irradiates the sample with light and receives light (reflected light or transmitted light) generated by irradiating the sample with light. In the following description, the light irradiating the sample is referred to as "measurement light" (measurement light 22 shown in FIG. 2), and the light generated by irradiating the sample with light is "observation light" (observation light shown in FIG. 2). 24) Also called.

より具体的には、測定装置100は、典型的な構成要素として、光源102と、分光測定部104と、出力部106と、操作部108と、演算処理部110と、電源部130とを含む。測定装置100に含まれる構成要素はパッケージ化されて筐体に収められている。図2に示す構成例においては、演算処理部110は、プローブ200とは独立した筐体に実装されている。 More specifically, the measuring device 100 includes a light source 102, a spectroscopic measuring unit 104, an output unit 106, an operating unit 108, an arithmetic processing unit 110, and a power supply unit 130 as typical components. .. The components included in the measuring device 100 are packaged and housed in a housing. In the configuration example shown in FIG. 2, the arithmetic processing unit 110 is mounted in a housing independent of the probe 200.

プローブ200は、光源102および分光測定部104と光学的に接続される。より具体的には、分岐ファイバー12は、光源102と光学的に接続され、分岐ファイバー14は、分光測定部104と光学的に接続される。分岐ファイバー12は、光源102からの測定光22をサンプルに照射(投光)するとともに、サンプルからの観測光24を分光測定部104に導く。 The probe 200 is optically connected to the light source 102 and the spectroscopic measurement unit 104. More specifically, the branched fiber 12 is optically connected to the light source 102, and the branched fiber 14 is optically connected to the spectroscopic measurement unit 104. The branched fiber 12 irradiates (projects) the sample with the measurement light 22 from the light source 102, and guides the observation light 24 from the sample to the spectroscopic measurement unit 104.

光源102は、例えば、白色LEDや自然光LEDなどの発光体を有しており、測定光22を発生する。光源102が発生する測定光22は、所定の波長範囲に亘る成分を有しているブロードな光であることが好ましい。測定装置100を小型化するために、光源102は、比較的低電圧でも動作するものが好ましい。 The light source 102 has a light emitting body such as a white LED or a natural light LED, and generates measurement light 22. The measurement light 22 generated by the light source 102 is preferably broad light having a component over a predetermined wavelength range. In order to reduce the size of the measuring device 100, the light source 102 preferably operates even at a relatively low voltage.

分光測定部104は、測定光22をサンプルに照射して生じる反射光または透過光を観測光24として受光する受光部に相当する。分光測定部104は、観測光24の波長毎の強度を出力する。典型的には、分光測定部104は、分岐ファイバー14を介して入射する観測光24を回折する回折格子と、回折格子に対応付けて配置される複数チャネルを有する受光素子とを含む。受光素子は、ラインセンサあるいは2次元センサなどで構成され、波長成分毎の強度を検出結果として出力できる。 The spectroscopic measurement unit 104 corresponds to a light receiving unit that receives the reflected light or transmitted light generated by irradiating the sample with the measurement light 22 as the observation light 24. The spectroscopic measurement unit 104 outputs the intensity of the observed light 24 for each wavelength. Typically, the spectroscopic measurement unit 104 includes a diffraction grating that diffracts the observation light 24 incident via the branched fiber 14, and a light receiving element having a plurality of channels arranged in association with the diffraction grating. The light receiving element is composed of a line sensor, a two-dimensional sensor, or the like, and can output the intensity of each wavelength component as a detection result.

分光測定部104の光学系としては、例えば、Czerny-Turner型、Fastie-Ebert型、Paschen-Runge型などを採用できる。 As the optical system of the spectroscopic measurement unit 104, for example, a Czerny-Turner type, a Fastie-Ebert type, a Paschen-Runge type, or the like can be adopted.

出力部106は、演算処理部110による演算結果をユーザへ出力する。特に、出力部106は、演算処理部110により算出された測定信頼度を通知する。出力部106としては、情報を画像や光でユーザへ通知するディスプレイ、タッチパネル、LEDを採用してもよいし、情報を音声でユーザへ通知する音声発生部(スピーカ)を採用してもよいし、情報を振動でユーザへ通知する振動子を採用してもよい。 The output unit 106 outputs the calculation result of the calculation processing unit 110 to the user. In particular, the output unit 106 notifies the measurement reliability calculated by the arithmetic processing unit 110. As the output unit 106, a display, a touch panel, or an LED that notifies the user of information by image or light may be adopted, or a voice generation unit (speaker) that notifies the user of information by voice may be adopted. , An oscillator that notifies the user of information by vibration may be adopted.

操作部108は、ユーザ操作を受け付ける。操作部108は、タッチパネル、キーボード、マウス、ペンタブレット、ボタンなどの任意の入力デバイスを採用してもよい。 The operation unit 108 accepts user operations. The operation unit 108 may employ any input device such as a touch panel, keyboard, mouse, pen tablet, and buttons.

演算処理部110は、膜厚算出機能として、分光測定部104による検出結果(観測光24の波長毎の強度)に基づいて算出される分光反射率(あるいは、分光透過率)からサンプルの膜厚を算出する。演算処理部110は、膜厚算出機能に加えて、信頼度算出機能を有している。すなわち、演算処理部110は、算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出する。さらに、演算処理部110は、後述するような各種処理も実行する。 The arithmetic processing unit 110, as a film thickness calculation function, measures the film thickness of the sample from the spectral reflectance (or spectral transmittance) calculated based on the detection result (intensity of each wavelength of the observed light 24) by the spectroscopic measurement unit 104. Is calculated. The arithmetic processing unit 110 has a reliability calculation function in addition to the film thickness calculation function. That is, the arithmetic processing unit 110 calculates the measurement reliability indicating how appropriately the calculated film thickness is measured. Further, the arithmetic processing unit 110 also executes various processes as described later.

サンプルの膜厚を決定するアルゴリズムとしては、FFT(Fast Fourier Transform)法や最適化法などを採用できる。 As an algorithm for determining the film thickness of the sample, an FFT (Fast Fourier Transform) method, an optimization method, or the like can be adopted.

電源部130は、演算処理部110を含む測定装置100の各構成要素に電力を供給する。電源部130は、外部電源から供給される電力の電圧を調整して、測定装置100の各構成要素に提供する。電源部130は、外部電源からの電力供給が遮断しても、測定装置100の各構成要素への電力供給を継続できるように、バッテリ132を内蔵していてもよい。 The power supply unit 130 supplies electric power to each component of the measuring device 100 including the arithmetic processing unit 110. The power supply unit 130 adjusts the voltage of the electric power supplied from the external power source and provides it to each component of the measuring device 100. The power supply unit 130 may include a battery 132 so that the power supply to each component of the measuring device 100 can be continued even if the power supply from the external power supply is cut off.

図3は、本実施の形態に従う測定装置100に含まれる演算処理部110の機能構成例を示す模式図である。図3を参照して、演算処理部110は、プロセッサ112と、主メモリ114と、内部インターフェイス116と、汎用インターフェイス117と、ネットワークインターフェイス118と、ストレージ120とを含む。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a functional configuration example of the arithmetic processing unit 110 included in the measuring device 100 according to the present embodiment. With reference to FIG. 3, the arithmetic processing unit 110 includes a processor 112, a main memory 114, an internal interface 116, a general-purpose interface 117, a network interface 118, and a storage 120.

プロセッサ112は、典型的には、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)などの演算処理部であり、ストレージ120に格納されている1または複数のプログラムを主メモリ114に読み出して実行する。主メモリ114は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)またはSRAM(Static Random Access Memory)といった揮発性メモリであり、プロセッサ112がプログラムを実行するためのワーキングメモリとして機能する。 The processor 112 is typically an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit), and reads one or a plurality of programs stored in the storage 120 into the main memory 114 and executes them. do. The main memory 114 is a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or a SRAM (Static Random Access Memory), and functions as a working memory for the processor 112 to execute a program.

ストレージ120は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリからなり、各種プログラムやデータを格納する。より具体的には、ストレージ120は、オペレーティングシステム122(OS:Operating System)と、測定プログラム124と、検出結果126と、測定結果128とを格納する。 The storage 120 is composed of a non-volatile memory such as a hard disk or a flash memory, and stores various programs and data. More specifically, the storage 120 stores an operating system 122 (OS: Operating System), a measurement program 124, a detection result 126, and a measurement result 128.

オペレーティングシステム122は、プロセッサ112がプログラムを実行する環境を提供する。測定プログラム124は、プロセッサ112によって実行されることで、本実施の形態に従う光学測定方法などを実現する。検出結果126は、分光測定部104が出力する観測光24の波長毎の強度のデータを含む。測定結果128は、測定プログラム124の実行によって得られるサンプルの膜厚の測定結果を含む。 The operating system 122 provides an environment in which the processor 112 executes a program. The measurement program 124 is executed by the processor 112 to realize an optical measurement method or the like according to the present embodiment. The detection result 126 includes data on the intensity of the observation light 24 output by the spectroscopic measurement unit 104 for each wavelength. The measurement result 128 includes the measurement result of the film thickness of the sample obtained by executing the measurement program 124.

内部インターフェイス116は、測定装置100に含まれる構成要素との間のデータ伝送を仲介する。 The internal interface 116 mediates data transmission to and from the components included in the measuring device 100.

汎用インターフェイス117は、例えば、USB(Universal Serial Bus)などにより構成され、外部装置との間のデータ伝送を仲介する。ネットワークインターフェイス118は、例えば、有線LANあるは無線LANなどにより構成され、外部装置との間のデータ伝送を仲介する。汎用インターフェイス117および/またはネットワークインターフェイス118は、ストレージ120に格納されている検出結果126の他の情報処理装置への送信、および、他の情報処理装置により処理された測定結果128の受信などを行ってもよい。このような他の情報処理装置とのインターフェイスを用意することで、他の情報処理装置が必要な解析処理の全部または一部を担当することができる。 The general-purpose interface 117 is configured by, for example, USB (Universal Serial Bus) or the like, and mediates data transmission with an external device. The network interface 118 is configured by, for example, a wired LAN or a wireless LAN, and mediates data transmission with an external device. The general-purpose interface 117 and / or the network interface 118 transmits the detection result 126 stored in the storage 120 to another information processing device, receives the measurement result 128 processed by the other information processing device, and the like. You may. By providing an interface with such another information processing device, the other information processing device can be in charge of all or part of the necessary analysis processing.

ストレージ120に格納された測定プログラム124などは、任意の記録媒体(例えば、光学ディスクなど)などを介してインストールされてもよいし、ネットワークインターフェイス118などを介してサーバ装置からダウンロードされてもよい。 The measurement program 124 and the like stored in the storage 120 may be installed via an arbitrary recording medium (for example, an optical disk or the like), or may be downloaded from the server device via the network interface 118 or the like.

測定プログラム124は、オペレーティングシステム122の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼び出して処理を実行させるものであってもよい。そのような場合、当該モジュールを含まない測定プログラム124についても本発明の技術的範囲に含まれる。測定プログラム124は、他のプログラムの一部に組み込まれて提供されるものであってもよい。 The measurement program 124 may call the necessary modules in a predetermined array at a predetermined timing among the program modules provided as a part of the operating system 122 to execute the process. In such a case, the measurement program 124 that does not include the module is also included in the technical scope of the present invention. The measurement program 124 may be provided by being incorporated into a part of another program.

なお、演算処理部110のプロセッサ112がプログラムを実行することで提供される機能の全部または一部をハードワイヤードロジック回路(例えば、FPGA(field-programmable gate array)やASIC(application specific integrated circuit)など)によって実現してもよい。また、CPUやGPUなどのプロセッサに加えて、DSP(Digital Signal Processor)およびISP(Image Signal Processor)などを一体化したSoC(System on Chip)を用いて実現してもよい。 It should be noted that all or part of the functions provided by the processor 112 of the arithmetic processing unit 110 executing the program are hard-wired logic circuits (for example, FPGA (field-programmable gate array), ASIC (application specific integrated circuit), etc.). ) May be realized. Further, in addition to a processor such as a CPU or GPU, a SoC (System on Chip) that integrates a DSP (Digital Signal Processor) and an ISP (Image Signal Processor) may be used.

(a3:プローブ200の構成例)
図4は、本実施の形態に従う光学測定システム1で利用されるプローブ200の外観の一例を示す模式図である。図4に示されるプローブ200は、測定装置100から供給される測定光22を照射するとともに、サンプルで生じる観測光24を受光する投受光部202を有している。プローブ200の端面は平坦な円形になっており、円形の中心部分に形成された窪みに投受光部202が形成されている。
(A3: Configuration example of probe 200)
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the appearance of the probe 200 used in the optical measurement system 1 according to the present embodiment. The probe 200 shown in FIG. 4 has a light emitting / receiving unit 202 that irradiates the measurement light 22 supplied from the measuring device 100 and receives the observation light 24 generated by the sample. The end face of the probe 200 has a flat circular shape, and the light emitting / receiving portion 202 is formed in a recess formed in the central portion of the circular shape.

図5は、本実施の形態に従う光学測定システム1で利用されるプローブ200の断面構造の一例を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic view showing an example of the cross-sectional structure of the probe 200 used in the optical measurement system 1 according to the present embodiment.

図5(A)に示すように、プローブ200の内部には、光ファイバー20と光学的に接続された導光路204が形成されている。導光路204は、光ファイバー20を介して供給された光を投受光部202に導くとともに、投受光部202に入射した光を光ファイバー20へ導く。 As shown in FIG. 5A, a light guide path 204 optically connected to the optical fiber 20 is formed inside the probe 200. The light guide path 204 guides the light supplied through the optical fiber 20 to the light emitting / receiving unit 202, and guides the light incident on the light emitting / receiving unit 202 to the optical fiber 20.

測定状態において、図5(A)に示すプローブ200の端面をサンプル4に接触させた状態で、サンプル4に測定光22を照射する。サンプル4で生じる観測光24が測定装置100で解析処理されて、サンプル4の膜厚が測定される。 In the measurement state, the sample 4 is irradiated with the measurement light 22 with the end face of the probe 200 shown in FIG. 5A in contact with the sample 4. The observation light 24 generated in the sample 4 is analyzed by the measuring device 100, and the film thickness of the sample 4 is measured.

図5(B)に示すように、プローブ200に装着されるレファレンスキャップ30が用意されてもよい。レファレンスキャップ30は、光学測定システム1の校正のために使用される。また、レファレンスキャップ30は、プローブ200の保管時にホコリなどの侵入を防止するために用いることもできる。 As shown in FIG. 5B, a reference cap 30 to be attached to the probe 200 may be prepared. The reference cap 30 is used for calibration of the optical measurement system 1. Further, the reference cap 30 can also be used to prevent the intrusion of dust and the like during storage of the probe 200.

レファレンスキャップ30は、プローブ200に装着した状態で、プローブ200の投受光部202と対向する位置にミラー32が設けられている。ミラー32は、投受光部202から照射される測定光22を反射して、観測光24として投受光部202へ戻す。プローブ200にレファレンスキャップ30を装着した状態で測定される観測光24は、反射率の基準(レファレンス)として用いられる。すなわち、プローブ200にレファレンスキャップ30を装着した状態で測定される観測光24は、レファレンスシグナルとして取得される。 The reference cap 30 is provided with a mirror 32 at a position facing the light emitting / receiving unit 202 of the probe 200 in a state of being attached to the probe 200. The mirror 32 reflects the measurement light 22 emitted from the light emitting / receiving unit 202 and returns it to the light emitting / receiving unit 202 as the observation light 24. The observation light 24 measured with the reference cap 30 attached to the probe 200 is used as a reference (reference) for the reflectance. That is, the observation light 24 measured with the reference cap 30 attached to the probe 200 is acquired as a reference signal.

上述したように、サンプル4の形状および特性に応じて複数種類のプローブ200が用意されてもよい。ユーザは、サンプル4に応じて、複数種類のプローブ200のうち適切なプローブ200を、カプラ28を介して測定装置100と光学的に接続する。このように、プローブ200は、サンプル4に応じて異なる種類に変更可能に構成されている。 As described above, a plurality of types of probes 200 may be prepared depending on the shape and characteristics of the sample 4. The user optically connects the appropriate probe 200 out of the plurality of types of probes 200 to the measuring device 100 via the coupler 28 according to the sample 4. As described above, the probe 200 is configured to be changeable to a different type according to the sample 4.

複数種類のプローブ200の一例としては、(1)聴診器型プローブ、(2)ペン型プローブ、(3)V溝型プローブ、(4)L字型プローブ、(5)ミニスポットプローブ、(6)非接触プローブ、(7)先端可動式プローブ、(8)曲面用プローブ、(9)液体中プローブ、(10)油膜用プローブ、(11)複数角度プローブ、などが挙げられる。 Examples of the plurality of types of probes 200 include (1) stethoscope type probe, (2) pen type probe, (3) V-groove type probe, (4) L-shaped probe, (5) mini spot probe, and (6). ) Non-contact probe, (7) movable tip probe, (8) curved surface probe, (9) liquid probe, (10) oil film probe, (11) multi-angle probe, and the like.

(1)聴診器型プローブは、上述の図4に示すような形状を有しており、測定面に押し当てることができるようなサンプル4の膜厚を測定するのに適している。例えば、透明あるいは半透明な平面状サンプル(例えば、食品包装用ラップ、PETフィルム、ガラス基板、半導体などの平面状基板、平面状基板上に形成されたコーティング層など)の膜厚を測定するために用いることができる。聴診器型プローブは、平坦な端面を有しているため、サンプル4に押し当てることで、測定面に対する光照射角度の垂直出し(入射角および反射角を0°にする光軸調整)を容易に実現できる。すなわち、ユーザが意識することなく、測定光22を測定面に対して垂直に照射できる。 (1) The stethoscope-type probe has a shape as shown in FIG. 4 described above, and is suitable for measuring the film thickness of the sample 4 that can be pressed against the measurement surface. For example, to measure the film thickness of a transparent or translucent planar sample (for example, food packaging wrap, PET film, glass substrate, planar substrate such as semiconductor, coating layer formed on the planar substrate, etc.). Can be used for. Since the stethoscope-type probe has a flat end face, it is easy to set the light irradiation angle vertically to the measurement surface (optical axis adjustment to set the incident angle and reflection angle to 0 °) by pressing it against the sample 4. Can be realized. That is, the measurement light 22 can be irradiated perpendicularly to the measurement surface without the user being aware of it.

(2)ペン型プローブは、主として、サンプル4の局所的な膜厚を測定するために用いられる。 (2) The pen-type probe is mainly used for measuring the local film thickness of the sample 4.

図6は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるペン型のプローブ200Cの一例を示す模式図である。図6を参照して、プローブ200Cは、含まれる局所的な立体構造を有するサンプル4の膜厚を測定する。ペンと同様の形状とすることで、ユーザの把持性および作業性を高めることができる。 FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a pen-type probe 200C used in an optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIG. 6, the probe 200C measures the film thickness of the sample 4 having the contained local three-dimensional structure. By making the shape similar to that of a pen, it is possible to improve the grip and workability of the user.

プローブ200Cの先端には、サンプル4に応じたアタッチメントを装着できるようにしてもよい。 An attachment corresponding to the sample 4 may be attached to the tip of the probe 200C.

図7は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるペン型のプローブ200Cに装着されるアタッチメントの一例を示す模式図である。図7(A)には、先端ほど広くなるアタッチメント210の例を示す。アタッチメント210を装着することで、サンプル4の測定面が平坦であるような場合に、プローブ200Cを押し当てやすくなる。図7(B)には、先端ほど細くなるアタッチメント212の例を示す。アタッチメント212を装着することで、サンプル4の測定面が狭い場合であっても、プローブ200Cを押し当てやすくなる。このように、プローブ200Cの先端に装着可能なアタッチメントを用意することで、様々な形状のサンプル4に対応できる。 FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an attachment attached to the pen-shaped probe 200C used in the optical measurement system according to the present embodiment. FIG. 7A shows an example of the attachment 210 that becomes wider toward the tip. By attaching the attachment 210, it becomes easy to press the probe 200C when the measurement surface of the sample 4 is flat. FIG. 7B shows an example of the attachment 212 that becomes thinner toward the tip. By attaching the attachment 212, it becomes easy to press the probe 200C even when the measurement surface of the sample 4 is narrow. In this way, by preparing an attachment that can be attached to the tip of the probe 200C, it is possible to handle the sample 4 having various shapes.

(3)V溝型プローブは、主として、円筒状のサンプル4(例えば、カテーテルや金属管など)の外側に形成されたコーティング層の膜厚を測定するために用いられる。 (3) The V-groove type probe is mainly used for measuring the film thickness of the coating layer formed on the outside of the cylindrical sample 4 (for example, a catheter or a metal tube).

図8は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるV溝型のプローブ200Dの一例を示す模式図である。図8を参照して、プローブ200Dは、サンプル4を支持する一対のサポート部材214を含む。サポート部材214間には、測定光22および観測光24が通過する間隔が設けられている。 FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a V-groove type probe 200D used in an optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIG. 8, the probe 200D includes a pair of support members 214 that support the sample 4. The support members 214 are provided with an interval through which the measurement light 22 and the observation light 24 pass.

V溝型のプローブ200Dのサポート部材214でサンプル4を支持することで、サンプル4の曲面上の測定領域部分(微小面)に対する光照射角度の垂直出しを容易に実現できる。なお、サンプル4の曲率に合わせて、サポート部材214の開き角度を調整できるような機構を採用してもよい。具体的には、V字状の溝を構成するサポート部材214の間にばねなどを配置して、サンプル4を押し当てる力の大きさに応じて開き角度が調整できるような機構を採用してもよい。 By supporting the sample 4 with the support member 214 of the V-groove type probe 200D, it is possible to easily realize the verticalization of the light irradiation angle with respect to the measurement region portion (micro surface) on the curved surface of the sample 4. A mechanism that can adjust the opening angle of the support member 214 according to the curvature of the sample 4 may be adopted. Specifically, a mechanism is adopted in which a spring or the like is arranged between the support members 214 constituting the V-shaped groove so that the opening angle can be adjusted according to the magnitude of the force for pressing the sample 4. May be good.

(4)L字型プローブは、主として、円筒状サンプルの内側に形成されたコーティング層の膜厚を測定するために用いられる。L字型プローブは、サンプルの上部に限られた空間しかない場合でもアクセスできるように折り曲げ形状に構成されている。 (4) The L-shaped probe is mainly used for measuring the film thickness of the coating layer formed inside the cylindrical sample. The L-shaped probe is configured to be bent so that it can be accessed even when there is limited space above the sample.

図9は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用されるL字型のプローブの一例を示す模式図である。図9(A)を参照して、L字型のプローブ200Eの内部には、光ファイバー20と光学的に接続された導光路204と、ミラー216とが設けられている。導光路204から照射された測定光22は、ミラー216で伝搬方向が90°変化して、サンプル4の測定面に照射される。同様に、サンプル4からの観測光24は、ミラー216で伝搬方向が90°変化して導光路204へ導かれる。 FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of an L-shaped probe used in an optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIG. 9A, a light guide path 204 optically connected to the optical fiber 20 and a mirror 216 are provided inside the L-shaped probe 200E. The measurement light 22 emitted from the light guide path 204 changes its propagation direction by 90 ° by the mirror 216 and irradiates the measurement surface of the sample 4. Similarly, the observation light 24 from the sample 4 is guided to the light guide path 204 with the propagation direction changed by 90 ° by the mirror 216.

図9(B)には、図9(A)に示すプローブ200Eの外周側にサポート部材218が設けられたプローブ200Fを示す。プローブ200Fのサポート部材218は、サンプル4の内径に合わせて選択されることで、円筒状のサンプル4内でプローブ200Fを容易に回転させることができる。これによって、サンプル4の内側に形成されたコーティング層の膜厚を全周に亘って測定することができる。 FIG. 9B shows a probe 200F provided with a support member 218 on the outer peripheral side of the probe 200E shown in FIG. 9A. By selecting the support member 218 of the probe 200F according to the inner diameter of the sample 4, the probe 200F can be easily rotated in the cylindrical sample 4. Thereby, the film thickness of the coating layer formed on the inside of the sample 4 can be measured over the entire circumference.

(5)ミニスポットプローブは、主として、聴診器型プローブでは、表面が荒れたサンプル、表面に凹凸のあるサンプル、表面が光拡散性のサンプルなどの膜厚を測定するために用いられる。ミニスポットプローブは、測定光22の照射領域(受光領域)が微小なスポットになっているため、観測光24に含まれるノイズ成分を低減できる。 (5) The mini-spot probe is mainly used for measuring the film thickness of a stethoscope-type probe such as a sample having a rough surface, a sample having an uneven surface, and a sample having a light diffusing surface. Since the irradiation region (light receiving region) of the measurement light 22 is a minute spot in the mini spot probe, the noise component contained in the observation light 24 can be reduced.

(6)非接触プローブは、サンプル上の測定位置からプローブまでの距離が比較的長くても測定可能に設計された光学系を有しており、サンプルに直接接触せずに測定が可能になっている。 (6) The non-contact probe has an optical system designed so that measurement can be performed even if the distance from the measurement position on the sample to the probe is relatively long, and measurement can be performed without direct contact with the sample. ing.

図10は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用される非接触型のプローブ200Gの一例を示す模式図である。図10を参照して、プローブ200Gは、レンズ220およびレンズ222を含み、導光路204から照射された測定光22をサンプル4上に収束させる。同様に、レンズ220およびレンズ222は、サンプル4からの観測光24を導光路204へ導く。このような光学系を採用することで、プローブ200Gをサンプル4に直接接触させなくても、サンプル4の膜厚を測定できる。 FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a non-contact probe 200G used in an optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIG. 10, the probe 200G includes a lens 220 and a lens 222, and the measurement light 22 emitted from the light guide path 204 is converged on the sample 4. Similarly, the lens 220 and the lens 222 guide the observation light 24 from the sample 4 to the light guide path 204. By adopting such an optical system, the film thickness of the sample 4 can be measured without directly contacting the probe 200G with the sample 4.

非接触プローブは、ユーザにより把持されて使用されるため、光学測定システム1により提供される測定モード(後述する)がより有効である。 Since the non-contact probe is gripped and used by the user, the measurement mode (described later) provided by the optical measurement system 1 is more effective.

なお、図10には、焦点位置が固定された構成例を示すが、焦点位置を可変にしてもよい。 Although FIG. 10 shows a configuration example in which the focal position is fixed, the focal position may be variable.

図11は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用される非接触型のプローブ200Hの一例を示す模式図である。図11(A)および図11(B)を参照して、プローブ200Hにおいて、レンズ222は光軸方向の位置を変更可能に構成される。レンズ222をレンズ220から遠ざけることによって、焦点位置は長くなり(図11(A)参照)、レンズ222をレンズ220に近付けることによって、焦点位置は短くなる(図11(B)参照)。 FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a non-contact probe 200H used in an optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIGS. 11A and 11B, in the probe 200H, the lens 222 is configured to be repositionable in the optical axis direction. By moving the lens 222 away from the lens 220, the focal position becomes longer (see FIG. 11 (A)), and by moving the lens 222 closer to the lens 220, the focal position becomes shorter (see FIG. 11 (B)).

(7)先端可動式プローブは、例えば、入口が狭い構造体の内部の膜厚やアクセス経路が曲がっているサンプルの膜厚などを測定するために用いられる。 (7) The movable tip probe is used, for example, to measure the film thickness inside a structure having a narrow inlet and the film thickness of a sample having a curved access path.

図12は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用される先端可動式のプローブ200Iの一例を示す模式図である。図12を参照して、プローブ200Iの先端は、図9に示すL字型のプローブと同様に、測定光22および観測光24の伝搬方向を変化させるミラー(図示しない)が設けられている。そして、図12(A)および図12(B)に示すように、プローブ200Iの先端部は、ユーザが操作することで先端が自在に曲がる構造になっている。これによって、ユーザがプローブを直接押し当てることができないような場合に有効である。 FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of the tip movable probe 200I used in the optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIG. 12, the tip of the probe 200I is provided with a mirror (not shown) that changes the propagation direction of the measurement light 22 and the observation light 24, similar to the L-shaped probe shown in FIG. As shown in FIGS. 12A and 12B, the tip of the probe 200I has a structure in which the tip can be freely bent by being operated by the user. This is useful when the user cannot press the probe directly.

(8)曲面用プローブは、主として、測定位置が曲面になっているサンプルの膜厚などを測定するために用いられる。 (8) The curved surface probe is mainly used for measuring the film thickness of a sample whose measurement position is a curved surface.

図13は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用される曲面用のプローブ200Jの一例を示す模式図である。図13を参照して、プローブ200Jの先端には、屈曲可能なフレキシブル部226が設けられている。フレキシブル部226は、柔らかい素材で構成されている。ユーザは、プローブ200Jをサンプル4の任意の測定位置に対して押し当てることで、フレキシブル部226が変形して、適切な状態(すなわち、測定面に対する光照射角度の垂直出しがされた状態)を実現できる。 FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a probe 200J for a curved surface used in an optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIG. 13, a bendable flexible portion 226 is provided at the tip of the probe 200J. The flexible portion 226 is made of a soft material. By pressing the probe 200J against an arbitrary measurement position of the sample 4, the user deforms the flexible portion 226 to obtain an appropriate state (that is, a state in which the light irradiation angle is vertically set with respect to the measurement surface). realizable.

フレキシブル部226の先端には、サンプル4と接触する接触部228が設けられている。接触部228の中心部には投受光部202が設けられるとともに、接触部228の露出面の外周にはゴムパッキン230が設けられている。ゴムパッキン230を設けることで、サンプル4との接触性を高めることができる。 A contact portion 228 that comes into contact with the sample 4 is provided at the tip of the flexible portion 226. A light emitting / receiving unit 202 is provided at the center of the contact portion 228, and a rubber packing 230 is provided on the outer periphery of the exposed surface of the contact portion 228. By providing the rubber packing 230, the contact with the sample 4 can be improved.

(9)液体中プローブは、主として、液体中に存在するサンプルの膜厚などを測定するために用いられる。 (9) The probe in a liquid is mainly used for measuring the film thickness of a sample existing in the liquid.

図14は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用される液体用のプローブ200Kの一例を示す模式図である。図14を参照して、プローブ200Kは、一例として、聴診器型プローブと同様の形態を採用しているが、液体中でも使用できるように、各部が密封されている。 FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of a probe 200K for a liquid used in an optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIG. 14, the probe 200K adopts the same form as the stethoscope type probe as an example, but each part is sealed so that it can be used even in a liquid.

(10)油膜用プローブは、プローブ先端の測定位置と接触する部分が針状に形成されており、油膜をはじめとする液体の膜の膜厚を容易に測定できる。 (10) The oil film probe has a needle-shaped portion in contact with the measurement position of the probe tip, and the film thickness of the liquid film including the oil film can be easily measured.

図15は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用される油膜用のプローブ200Lの一例を示す模式図である。図15を参照して、プローブ200Lは、一例として、聴診器型プローブと同様の形態を採用しているが、油膜への影響を低減できるように、針部234が設けられている。 FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of a probe 200L for an oil film used in an optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIG. 15, the probe 200L adopts the same form as the stethoscope type probe as an example, but is provided with a needle portion 234 so as to reduce the influence on the oil film.

(11)複数角度プローブは、サンプル4に対する測定光22の入射角を異ならせることができる構成を採用する。 (11) The multi-angle probe adopts a configuration in which the incident angles of the measurement light 22 with respect to the sample 4 can be different.

図16は、本実施の形態に従う光学測定システムで利用される複数角度のプローブ200Mの一例を示す模式図である。図16を参照して、プローブ200Mは、サンプル4の測定面に対して垂直ではない角度で測定光22を入射できるようになっている。また、サンプル4からの観測光24もサンプル4の測定面に対して垂直ではない角度で伝搬するので、そのような観測光24も受信できるように構成されている。 FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of a multi-angle probe 200M used in an optical measurement system according to the present embodiment. With reference to FIG. 16, the probe 200M is capable of incident the measurement light 22 at an angle that is not perpendicular to the measurement surface of the sample 4. Further, since the observation light 24 from the sample 4 also propagates at an angle that is not perpendicular to the measurement surface of the sample 4, such observation light 24 is also configured to be received.

上述の図1および図2には、測定装置100とプローブ200とが別体になっている構成例を示したが、測定装置100とプローブ200とを連結できるようにしてもよいし、測定装置100とプローブ200とを一体化してもよい。 Although the above-mentioned FIGS. 1 and 2 show a configuration example in which the measuring device 100 and the probe 200 are separate bodies, the measuring device 100 and the probe 200 may be connected to each other, or the measuring device may be connected. The 100 and the probe 200 may be integrated.

図17は、本実施の形態に従う光学測定システムにおける測定装置100およびプローブ200の使用形態の一例を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing an example of usage of the measuring device 100 and the probe 200 in the optical measuring system according to the present embodiment.

図17(A)には、測定装置100とプローブ200とを連結して一体化する構成例を示す。プローブ200が測定光22を上方向に照射するように構成することで、フィルムなどのサンプル4の膜厚を測定するのに適した卓上型の光学測定システムを実現できる。 FIG. 17A shows a configuration example in which the measuring device 100 and the probe 200 are connected and integrated. By configuring the probe 200 so as to irradiate the measurement light 22 upward, it is possible to realize a desktop optical measurement system suitable for measuring the film thickness of the sample 4 such as a film.

図17(B)を参照して、測定装置100とプローブ200とを一体化した構成例を示す。このような一体化した構成を採用することで、光学測定システムの全体構成を簡素化できる。 With reference to FIG. 17B, a configuration example in which the measuring device 100 and the probe 200 are integrated is shown. By adopting such an integrated configuration, the overall configuration of the optical measurement system can be simplified.

(a4:変形例その1:一体型)
図18は、本実施の形態の変形例に従う光学測定システム1Aを示す模式図である。図18を参照して、光学測定システム1Aは、図1および図2に示す測定装置100とプローブ200との機能をパッケージ化した測定装置100Aを含む。
(A4: Modification example 1: Integrated type)
FIG. 18 is a schematic diagram showing an optical measurement system 1A according to a modification of the present embodiment. With reference to FIG. 18, the optical measuring system 1A includes a measuring device 100A that packages the functions of the measuring device 100 and the probe 200 shown in FIGS. 1 and 2.

より具体的には、測定装置100Aは、典型的な構成要素として、光源102と、分光測定部104と、出力部106と、操作部108と、演算処理部110と、電源部130と、プローブ200とを含む。プローブ200は、サンプルと接触できるように、測定装置100Aの筐体から露出した部分に配置されている。このように、図18に示す構成例において、プローブ200、光源102および分光測定部104は、単一の筐体に実装されている。 More specifically, the measuring device 100A has, as typical components, a light source 102, a spectroscopic measuring unit 104, an output unit 106, an operation unit 108, an arithmetic processing unit 110, a power supply unit 130, and a probe. Includes 200 and. The probe 200 is arranged in a portion exposed from the housing of the measuring device 100A so as to be in contact with the sample. As described above, in the configuration example shown in FIG. 18, the probe 200, the light source 102, and the spectroscopic measurement unit 104 are mounted in a single housing.

図18に示す各構成要素は、図2に示す同じ参照符号が付された構成要素と実質的に同一の機能を有しているので、ここでは、詳細な説明は行わない。但し、光源102は、測定装置100Aの筐体内に配置された光ファイバー52を介してプローブ200と光学的に接続されており、分光測定部104は、測定装置100Aの筐体内に配置された光ファイバー54を介してプローブ200と光学的に接続されている。 Since each component shown in FIG. 18 has substantially the same function as the component having the same reference numeral shown in FIG. 2, detailed description is not given here. However, the light source 102 is optically connected to the probe 200 via the optical fiber 52 arranged in the housing of the measuring device 100A, and the spectroscopic measuring unit 104 is the optical fiber 54 arranged in the housing of the measuring device 100A. It is optically connected to the probe 200 via.

(a5:変形例その2:無線接続構成)
上述の図1および図2には、測定装置100とプローブ200とが光学的に接続された構成例を示したが、測定装置100とプローブ200とを無線化してもよい。
(A5: Modification example 2: Wireless connection configuration)
Although the above-mentioned FIGS. 1 and 2 show a configuration example in which the measuring device 100 and the probe 200 are optically connected, the measuring device 100 and the probe 200 may be made wireless.

図19は、本実施の形態の別の変形例に従う光学測定システム1Bを示す模式図である。図19を参照して、光学測定システム1Bは、測定装置100Bと、高機能化プローブ200Bとを含む。 FIG. 19 is a schematic diagram showing an optical measurement system 1B according to another modification of the present embodiment. With reference to FIG. 19, the optical measuring system 1B includes a measuring device 100B and an enhanced probe 200B.

測定装置100Bは、典型的な構成要素として、出力部106と、操作部108と、演算処理部110と、電源部130と、通信部134とを含む。測定装置100Bに含まれる構成要素はパッケージ化されて筐体に収められている。 The measuring device 100B includes an output unit 106, an operation unit 108, an arithmetic processing unit 110, a power supply unit 130, and a communication unit 134 as typical components. The components included in the measuring device 100B are packaged and housed in a housing.

高機能化プローブ200Bは、プローブ200に加えて、光源102と、分光測定部104と、電源部130と、通信処理部136とを含む。高機能化プローブ200Bに含まれる構成要素はパッケージ化されて筐体に収められている。このように、図19に示す構成例において、プローブ200、光源102および分光測定部104は、単一の筐体に実装されている。 In addition to the probe 200, the high-performance probe 200B includes a light source 102, a spectroscopic measurement unit 104, a power supply unit 130, and a communication processing unit 136. The components included in the high-performance probe 200B are packaged and housed in a housing. As described above, in the configuration example shown in FIG. 19, the probe 200, the light source 102, and the spectroscopic measurement unit 104 are mounted in a single housing.

測定装置100Bの通信部134と高機能化プローブ200Bの通信処理部136とは、分光測定部104による検出結果(観測光24の波長毎の強度)を無線通信によりやり取りする。無線通信としては、無線LAN、Bluetooth(登録商標)、赤外線通信、4Gや5Gなどの公衆無線回線などの任意の方式を採用できる。 The communication unit 134 of the measuring device 100B and the communication processing unit 136 of the high-performance probe 200B exchange the detection result (intensity of the observed light 24 for each wavelength) by the spectroscopic measuring unit 104 by wireless communication. As the wireless communication, any method such as wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), infrared communication, and public wireless line such as 4G and 5G can be adopted.

通信処理部136は、高機能化プローブ200Bにおける各種処理に加えて、分光測定部104による検出結果を無線送信する。通信部134は、通信処理部136により無線送信された分光測定部104による検出結果を演算処理部110へ出力する。 The communication processing unit 136 wirelessly transmits the detection result by the spectroscopic measurement unit 104 in addition to various processing in the high-performance probe 200B. The communication unit 134 outputs the detection result by the spectroscopic measurement unit 104 wirelessly transmitted by the communication processing unit 136 to the arithmetic processing unit 110.

図19に示すその他の各構成要素は、図2に示す同じ参照符号が付された構成要素と実質的に同一の機能を有しているので、ここでは、詳細な説明は行わない。 Since each of the other components shown in FIG. 19 has substantially the same function as the component with the same reference numeral shown in FIG. 2, detailed description is not given here.

高機能化プローブ200Bの動作状態を測定装置100Bからの指令によって制御できるようにしてもよい。例えば、測定装置100Bからの指令に応じて、高機能化プローブ200Bの光源102からの測定光22の照射を有効化/無効化するようにしてもよいし、高機能化プローブ200Bの通信処理部136の無線送信を有効化/無効化するようにしてもよい。 The operating state of the high-performance probe 200B may be controlled by a command from the measuring device 100B. For example, in response to a command from the measuring device 100B, the irradiation of the measurement light 22 from the light source 102 of the enhanced probe 200B may be enabled / disabled, or the communication processing unit of the enhanced probe 200B may be enabled / disabled. 136 wireless transmissions may be enabled / disabled.

高機能化プローブ200Bを使用する際には、外部電源からの電力供給ではなく、電源部130のバッテリ132からの電力供給で動作するようにしてもよい。 When the high-performance probe 200B is used, it may be operated by the power supply from the battery 132 of the power supply unit 130 instead of the power supply from the external power supply.

(a6:実装方法)
上述した測定装置100,100A,100Bは、小型のパーソナルコンピュータを用いて実装してもよい。この場合、測定装置100,100A,100Bに含まれる多くの構成要素は、パーソナルコンピュータに含まれることになる。あるいは、上述した測定装置100,100A,100Bをスマートフォンやタブレットなどを用いて実装してもよい。
(A6: Mounting method)
The above-mentioned measuring devices 100, 100A, 100B may be mounted by using a small personal computer. In this case, many components included in the measuring devices 100, 100A, 100B will be included in the personal computer. Alternatively, the above-mentioned measuring devices 100, 100A, 100B may be mounted using a smartphone, a tablet, or the like.

本実施の形態に従う光学測定システム1の実装方法は、どのような形態であってもよく、各時代において利用可能な技術を用いて適宜実装すればよい。 The mounting method of the optical measurement system 1 according to the present embodiment may be any form, and may be appropriately mounted by using the techniques available in each era.

<B.膜厚測定の処理例>
次に、本実施の形態に従う光学測定システム1による膜厚測定の処理例について説明する。
<B. Film thickness measurement processing example>
Next, a processing example of film thickness measurement by the optical measurement system 1 according to the present embodiment will be described.

図20は、本実施の形態に従う光学測定システム1が膜厚測定の対象とするサンプル4の断面構造の一例を示す模式図である。説明の便宜上、図20には、基板層42上にコーティング層41が形成されたサンプル4を示す。コーティング層41は、空気層40と接しているとする。 FIG. 20 is a schematic view showing an example of the cross-sectional structure of the sample 4 whose film thickness is measured by the optical measurement system 1 according to the present embodiment. For convenience of explanation, FIG. 20 shows a sample 4 in which the coating layer 41 is formed on the substrate layer 42. It is assumed that the coating layer 41 is in contact with the air layer 40.

図20を参照して、プローブ200から照射された測定光22がコーティング層41と基板層42との界面で反射して生じる反射光について考える。以下の説明では、添え字iを用いて各層を表現する。すなわち、空気層40を添え字「0」、サンプルのコーティング層41を添え字「1」、基板層42を添え字「2」とする。また、各層における屈折率を添え字iを用いて、屈折率nと表す。With reference to FIG. 20, consider the reflected light generated by the measurement light 22 emitted from the probe 200 reflected at the interface between the coating layer 41 and the substrate layer 42. In the following description, each layer is expressed using the subscript i. That is, the air layer 40 is a subscript "0", the coating layer 41 of the sample is a subscript "1", and the substrate layer 42 is a subscript "2". Further, the refractive index in each layer is expressed as the refractive index ni by using the subscript i .

互いに異なる屈折率nをもつ層の界面では光の反射が生じるため、屈折率の異なるi層とi+1層との間の各境界面でのP偏光成分およびS偏光成分の振幅反射率(Fresnel係数)r(P) i,i+1,r(S) i,i+1は次のように表わすことができる。Since light is reflected at the interface of layers having different refractive indexes ni, the amplitude reflectance (Fresnel) of the P-polarized component and the S-polarized component at each interface between the i layer and the i + 1 layer having different refractive indexes. The coefficient) r (P) i, i + 1 , r (S) i, i + 1 can be expressed as follows.

Figure 0007055523000001
Figure 0007055523000001

ここで、φはi層における入射角である。この入射角φは、以下のようなSnellの法則によって、最上層の空気層40における測定光22の入射角から計算できる。Here, φ i is the angle of incidence in the i layer. This incident angle φ i can be calculated from the incident angle of the measured light 22 in the uppermost air layer 40 by Snell's law as follows.

sinφ=Nsinφ
光が干渉可能な膜厚をもつ層内では、上式で表される振幅反射率で反射する光が層内を何度も往復する。そのため、隣接する層との界面で直接反射した光と層内を多重反射した後の光との間ではその光路長が異なるため、位相が互いに異なったものとなり、コーティング層41の表面において光の干渉が生じる。このような、各層内における光の干渉効果を示すために、i層の層内における光の位相角βを導入すると、以下のように表わすことができる。
N 0 sinφ 0 = N i sinφ i
In a layer having a film thickness at which light can interfere, the light reflected by the amplitude reflectance expressed by the above equation reciprocates in the layer many times. Therefore, the optical path lengths of the light directly reflected at the interface with the adjacent layer and the light after multiple reflection in the layer are different, so that the phases are different from each other, and the light is transmitted on the surface of the coating layer 41. Interference occurs. When the phase angle β i of light in the layer i is introduced in order to show such an interference effect of light in each layer, it can be expressed as follows.

Figure 0007055523000002
Figure 0007055523000002

ここで、dはi層の膜厚を示し、λは入射光の波長を示す。
より単純化するために、サンプル4に対して垂直に光が照射される場合、すなわち入射角φ=0とすると、P偏光とS偏光との区別はなくなり、各層間の界面における振幅反射率および膜厚の位相角βは以下のようになる。
Here, di indicates the film thickness of the i layer, and λ indicates the wavelength of the incident light.
For the sake of simplicity, when light is irradiated perpendicularly to the sample 4, that is, when the incident angle φ i = 0, there is no distinction between P-polarization and S-polarization, and the amplitude reflectance at the interface between the layers disappears. And the phase angle β 1 of the film thickness is as follows.

Figure 0007055523000003
Figure 0007055523000003

さらに、図20に示すサンプル4についての反射率Rは、以下のようになる。 Further, the reflectance R for the sample 4 shown in FIG. 20 is as follows.

Figure 0007055523000004
Figure 0007055523000004

上式において、位相角βについての周波数変換(フーリエ変換)を考えると、位相因子(Phase Factor)であるcos2βは反射率Rに対して非線形となる。そこで、この位相因子cos2βについて線形性を有する関数への変換を行う。一例として、この反射率Rを以下の式のように変換し、独自の変数である波数変換反射率R’を定義する。Considering the frequency transform (Fourier transform) for the phase angle β 1 in the above equation, cos 2 β 1 which is a phase factor (Phase Factor) is non-linear with respect to the reflectance R. Therefore, the phase factor cos2β 1 is converted into a function having linearity. As an example, this reflectance R is converted as shown in the following equation to define the wavenumber conversion reflectance R', which is a unique variable.

Figure 0007055523000005
Figure 0007055523000005

この波数変換反射率R’は、位相因子cos2βについての1次式となり、線形性を有することになる。ここで、式中のRは波数変換反射率R’における切片であり、Rは波数変換反射率R’における傾きである。すなわち、この波数変換反射率R’は、各波長における反射率Rの値を周波数変換に係る位相因子cos2βに対して線形化するための関数である。なお、このような位相因子について線形化するための関数としては、1/(1-R)という関数を用いてもよい。This wavenumber conversion reflectance R'is a linear equation for the phase factor cos2β 1 and has linearity. Here, Ra in the equation is an intercept at the wavenumber conversion reflectance R', and R b is the slope at the wavenumber conversion reflectance R'. That is, this wavenumber conversion reflectance R'is a function for linearizing the value of the reflectance R at each wavelength with respect to the phase factor cos2β 1 related to frequency conversion. As a function for linearizing such a phase factor, a function of 1 / (1-R) may be used.

したがって、対象とするコーティング層41内の波数Kは以下のように定義できる。Therefore, the wave number K1 in the target coating layer 41 can be defined as follows.

Figure 0007055523000006
Figure 0007055523000006

ここで、コーティング層41内の電磁波の伝搬特性は波数Kに依存する。すなわち、真空中において波長λをもつ光は、層内ではその光速度が低下するため、波長もλからλ/nまで長くなることがわかる。このような波長分散現象を考慮して、波数変換反射率R’を以下のように定義する。Here, the propagation characteristics of the electromagnetic wave in the coating layer 41 depend on the wave number K1. That is, it can be seen that the wavelength of light having a wavelength λ in a vacuum increases from λ to λ / n 1 because the speed of light decreases in the layer. In consideration of such a wavelength dispersion phenomenon, the wavenumber conversion reflectance R'is defined as follows.

Figure 0007055523000007
Figure 0007055523000007

この関係から、波数変換反射率R’を波数Kについて周波数変換(フーリエ変換)すると、コーティング層41の膜厚dに相当する周期成分にピークが現れることにより、このピーク位置を特定することで、コーティング層41の膜厚dを算出できる。From this relationship, when the wavenumber conversion reflectance R'is frequency-converted (Fourier transform) with respect to the wavenumber K, a peak appears in the periodic component corresponding to the film thickness d1 of the coating layer 41, and this peak position can be specified. , The film thickness d1 of the coating layer 41 can be calculated.

すなわち、サンプル4から測定される分光反射率と各波長における反射率との対応関係を、各波長から算出される波数と上述の関係式に従って算出される波数変換反射率R’との対応関係(波数分布特性)に変換し、この波数Kを含む波数変換反射率R’の関数を波数Kについて周波数変換してスペクトルを算出し、この算出されたスペクトルに現れるピークに基づいて、サンプル4を構成するコーティング層41の膜厚dを算出する。これは、波数分布特性に含まれる各波数成分の振幅値を取得し、このうち振幅値の大きな波数成分に基づいて、コーティング層41の膜厚dを算出することを意味する。That is, the correspondence between the spectral reflectance measured from the sample 4 and the reflectance at each wavelength is the correspondence between the wavenumber calculated from each wavelength and the wavenumber conversion reflectance R'calculated according to the above relational expression ( The wave number distribution characteristic) is converted, and the function of the wave number conversion reflectance R'including this wave number K is frequency-converted for the wave number K to calculate the spectrum, and the sample 4 is configured based on the peak appearing in the calculated spectrum. The film thickness d1 of the coating layer 41 to be formed is calculated. This means that the amplitude value of each wavenumber component included in the wavenumber distribution characteristic is acquired, and the film thickness d1 of the coating layer 41 is calculated based on the wavenumber component having a large amplitude value.

波数分布特性から振幅値の大きな波数成分を解析する方法としては、FFTなどの離散的なフーリエ変換を用いるFFT法や、最大エントロピー法(Maximum Entropy Method)などの最適化法を用いる方法を採用できる。 As a method for analyzing a wavenumber component having a large amplitude value from a wavenumber distribution characteristic, a method using an FFT method using a discrete Fourier transform such as FFT or an optimization method such as a maximum entropy method (Maximum Entropy Method) can be adopted. ..

<C.測定信頼度>
次に、本実施の形態に従う光学測定システム1が提供する測定信頼度について説明する。
<C. Measurement reliability>
Next, the measurement reliability provided by the optical measurement system 1 according to the present embodiment will be described.

本実施の形態に従う光学測定システム1は、ユーザが把持して任意の位置で測定が可能な可搬型として構成される。また、光学測定システム1が採用する反射光観測系を用いた分光干渉式では、プローブ200から照射される測定光22がサンプル4で生じ得る観測光24をプローブ200で受光する必要がある。そのため、ユーザが把持する状態に応じて、測定が不安定になり得る。以下、膜厚測定を不安定にするいくつかの要因について説明する。 The optical measurement system 1 according to the present embodiment is configured as a portable type that can be grasped by a user and measured at an arbitrary position. Further, in the spectroscopic interference type using the reflected light observation system adopted by the optical measurement system 1, it is necessary for the probe 200 to receive the observation light 24 that can be generated in the sample 4 by the measurement light 22 emitted from the probe 200. Therefore, the measurement may become unstable depending on the state of being gripped by the user. Hereinafter, some factors that make the film thickness measurement unstable will be described.

図21は、本実施の形態に従う光学測定システム1における膜厚測定を不安定にする要因を説明するための図である。図21には、サンプル4の測定面に対する測定光22の入射角が不適切になる例を示す。 FIG. 21 is a diagram for explaining factors that make film thickness measurement unstable in the optical measurement system 1 according to the present embodiment. FIG. 21 shows an example in which the incident angle of the measurement light 22 with respect to the measurement surface of the sample 4 is inappropriate.

図21を参照して、プローブ200がサンプル4の測定面に対して正対している場合には、プローブ200から照射された測定光22により生じる観測光24は、プローブ200に入射することになる。 With reference to FIG. 21, when the probe 200 faces the measurement surface of the sample 4, the observation light 24 generated by the measurement light 22 emitted from the probe 200 will be incident on the probe 200. ..

しかしながら、プローブ200がサンプル4の測定面に対して傾いている場合には、プローブ200から照射された測定光22により生じる観測光24がプローブ200に適切に入射できない。 However, when the probe 200 is tilted with respect to the measurement surface of the sample 4, the observation light 24 generated by the measurement light 22 emitted from the probe 200 cannot be properly incident on the probe 200.

特に、非接触プローブや曲面用プローブを使用する場合には、ユーザは測定中にプローブ200を把持しておかなければならないので、サンプル4の測定面に対する測定光22の入射角を適切に維持しておくことが難しいので、測定が不安定になり得る。 In particular, when using a non-contact probe or a curved surface probe, the user must hold the probe 200 during measurement, so that the angle of incidence of the measurement light 22 on the measurement surface of the sample 4 is appropriately maintained. Measurements can be unstable because it is difficult to keep.

また、サンプル4の表面が曲面である場合や複雑な形状である場合にも同様に、サンプル4の測定面に対する測定光22の入射角を適切に維持しておくことが難しいので、測定が不安定になり得る。 Further, even when the surface of the sample 4 is a curved surface or has a complicated shape, it is difficult to properly maintain the incident angle of the measurement light 22 with respect to the measurement surface of the sample 4, so that the measurement is not possible. Can be stable.

図22は、本実施の形態に従う光学測定システム1における膜厚測定を不安定にする別の要因を説明するための図である。図22には、サンプル4の測定面に対する測定光22の焦点が不適切になる例を示す。 FIG. 22 is a diagram for explaining another factor that makes the film thickness measurement unstable in the optical measurement system 1 according to the present embodiment. FIG. 22 shows an example in which the measurement light 22 is improperly focused on the measurement surface of the sample 4.

図22を参照して、プローブ200とサンプル4の測定面との距離が適切である場合には、プローブ200から照射された測定光22は、サンプル4の測定面で焦点を結ぶので、サンプル4からは適切な観測光24が生じて、プローブ200に入射することになる。 With reference to FIG. 22, if the distance between the probe 200 and the measurement surface of the sample 4 is appropriate, the measurement light 22 emitted from the probe 200 focuses on the measurement surface of the sample 4, so that the sample 4 From this, an appropriate observation light 24 is generated and is incident on the probe 200.

しかしながら、プローブ200とサンプル4の測定面との距離が遠すぎるあるいは近すぎる場合には、プローブ200から照射された測定光22は、サンプル4の測定面から離れた位置で焦点を結ぶので、適切な観測光24を生じない。 However, if the distance between the probe 200 and the measurement surface of the sample 4 is too far or too close, the measurement light 22 emitted from the probe 200 focuses at a position away from the measurement surface of the sample 4, which is appropriate. No observation light 24 is generated.

特に、非接触プローブや曲面用プローブを使用する場合には、ユーザは測定中にプローブ200を把持しておかなければならないので、プローブ200とサンプル4の測定面との距離を適切に維持しておくことが難しいので、測定が不安定になり得る。 In particular, when using a non-contact probe or a curved surface probe, the user must hold the probe 200 during measurement, so that the distance between the probe 200 and the measurement surface of the sample 4 is appropriately maintained. Measurements can be unstable because they are difficult to keep.

また、サンプル4の表面が曲面である場合や複雑な形状である場合にも同様に、プローブ200とサンプル4の測定面との距離を適切に維持しておくことが難しいので、測定が不安定になり得る。 Further, even when the surface of the sample 4 is a curved surface or has a complicated shape, it is difficult to maintain an appropriate distance between the probe 200 and the measurement surface of the sample 4, so that the measurement is unstable. Can be.

図23は、本実施の形態に従う光学測定システム1における膜厚測定を不安定にするさらに別の要因を説明するための図である。図23には、サンプル4の微細構造に起因する例を示す。 FIG. 23 is a diagram for explaining yet another factor that makes the film thickness measurement unstable in the optical measurement system 1 according to the present embodiment. FIG. 23 shows an example caused by the fine structure of the sample 4.

図23を参照して、基板層42上にコーティング層41が形成されたサンプル4を想定すると、コーティング層41に微細な凹凸が存在する場合がある。あるいは、コーティング層41の表面にも微細な凹凸が存在する場合がある。さらに、一部の領域のみが測定可能な構造を有しているサンプル4なども想定される。 Assuming a sample 4 in which the coating layer 41 is formed on the substrate layer 42 with reference to FIG. 23, fine irregularities may be present in the coating layer 41. Alternatively, the surface of the coating layer 41 may also have fine irregularities. Further, a sample 4 or the like having a structure in which only a part of the region can be measured is assumed.

サンプル4で生じ得る観測光24をプローブ200で受光する必要があるため、このようなサンプル4では、測定位置によっては、膜厚を適切に測定できない場合がある。 Since it is necessary for the probe 200 to receive the observation light 24 that may be generated in the sample 4, the film thickness may not be appropriately measured in such a sample 4 depending on the measurement position.

図23を参照して、サンプル4の測定面がプローブ200の端面とほぼ平行である場合には、プローブ200から照射された測定光22により生じる観測光24は、プローブ200に入射することになる。 With reference to FIG. 23, when the measurement surface of the sample 4 is substantially parallel to the end surface of the probe 200, the observation light 24 generated by the measurement light 22 emitted from the probe 200 will be incident on the probe 200. ..

しかしながら、サンプル4の測定面がプローブ200の端面から大きく傾いている場合には、プローブ200から照射された測定光22により生じる観測光24がプローブ200に適切に入射できない。 However, when the measurement surface of the sample 4 is greatly tilted from the end surface of the probe 200, the observation light 24 generated by the measurement light 22 emitted from the probe 200 cannot be appropriately incident on the probe 200.

そこで、上述したような不安定な状態で測定された膜厚が出力されることを防止するために、光学測定システム1は、膜厚測定に係る測定信頼度を算出する。 Therefore, in order to prevent the film thickness measured in the unstable state as described above from being output, the optical measurement system 1 calculates the measurement reliability related to the film thickness measurement.

本明細書において、「測定信頼度」は、測定あるいは算出される測定結果(例えば、膜厚)がどの程度適切に測定されたものであるかを示す度合いを意味する。 As used herein, "measurement reliability" means the degree to which the measured or calculated measurement result (for example, film thickness) is measured appropriately.

測定信頼度の算出方法としては、任意の方法を採用できるが、典型例として、いくつかの算出方法について説明する。 Any method can be adopted as the method for calculating the measurement reliability, but as a typical example, some calculation methods will be described.

(c1:FFT法による測定信頼度の算出方法)
まず、FFT法による膜厚を算出する場合に適した方法を説明する。
(C1: Calculation method of measurement reliability by FFT method)
First, a method suitable for calculating the film thickness by the FFT method will be described.

図24は、本実施の形態に従う光学測定システム1における測定信頼度を算出する方法の一例を説明するための図である。図24には、FFT法によりサンプルの膜厚を算出する場合における測定信頼度を算出する方法を示す。 FIG. 24 is a diagram for explaining an example of a method of calculating the measurement reliability in the optical measurement system 1 according to the present embodiment. FIG. 24 shows a method of calculating the measurement reliability when calculating the film thickness of the sample by the FFT method.

図24を参照して、サンプル4から測定された観測光24から分光反射率を算出し、上述したような波数変換反射率R’に変換した上で、波数Kについて周波数変換(フーリエ変換)することで、横軸を膜厚とし、縦軸をパワーとするスペクトル(以下、「パワースペクトル」とも称す。)を算出できる。 With reference to FIG. 24, the spectral reflectance is calculated from the observed light 24 measured from the sample 4, converted to the wavenumber conversion reflectance R'as described above, and then frequency-converted (Fourier transform) with respect to the wavenumber K. Therefore, a spectrum having the horizontal axis as the film thickness and the vertical axis as the power (hereinafter, also referred to as “power spectrum”) can be calculated.

このように、FFT法では、分光反射率または分光透過率を周波数変換して算出されるスペクトルに現れるピークに基づいて、サンプル4の膜厚を算出する。 As described above, in the FFT method, the film thickness of the sample 4 is calculated based on the peak appearing in the spectrum calculated by frequency-converting the spectral reflectance or the spectral transmittance.

算出されたパワースペクトルについて、サンプル4の膜厚に相当する位置に現れるピークに基づいて、測定信頼度を算出できる。すなわち、適切な測定状態であるほど、パワースペクトルには大きくかつ鋭いピークが現れる。そこで、ピークの大きさあるいは鋭さに応じて、測定信頼度を算出できる。 With respect to the calculated power spectrum, the measurement reliability can be calculated based on the peak appearing at the position corresponding to the film thickness of the sample 4. That is, the more appropriate the measurement state, the larger and sharper the peak appears in the power spectrum. Therefore, the measurement reliability can be calculated according to the magnitude or sharpness of the peak.

例えば、図24に示すように、サンプル4の膜厚に相当する位置に現れるピークが示す面積(ピーク面積)と、それ以外の部分の面積(ノイズ面積)とを算出し、算出した面積の比を測定信頼度としてもよい。具体的には、以下のような式に従って、測定信頼度を算出できる。 For example, as shown in FIG. 24, the area indicated by the peak appearing at the position corresponding to the film thickness of the sample 4 (peak area) and the area of the other portion (noise area) are calculated and the ratio of the calculated areas. May be used as the measurement reliability. Specifically, the measurement reliability can be calculated according to the following formula.

測定信頼度=ピーク面積/ノイズ面積
あるいは、以下に示すいずれかの式を採用してもよい。
Measurement reliability = peak area / noise area Alternatively, any of the following equations may be adopted.

測定信頼度=ピーク面積/(ピーク面積+ノイズ面積)
測定信頼度=(ピーク面積-ノイズ面積)/(ピーク面積+ノイズ面積)
さらにあるいは、ピークの高さ(パワーの大きさ)に基づいて測定信頼度を算出してもよい。具体的には、以下に示すいずれかの式に従って、測定信頼度を算出できる。
Measurement reliability = peak area / (peak area + noise area)
Measurement reliability = (peak area-noise area) / (peak area + noise area)
Further, the measurement reliability may be calculated based on the height of the peak (magnitude of power). Specifically, the measurement reliability can be calculated according to any of the following equations.

測定信頼度=ピーク高さ/ノイズ高さ
測定信頼度=ピーク高さ/(ピーク高さ+ノイズ高さ)
測定信頼度=(ピーク高さ-ノイズ高さ)/(ピーク高さ+ノイズ高さ)
このように、FFT法によりサンプルの膜厚を算出する場合には、算出されるパワースペクトルに現れるピークの大きさに基づいて、測定信頼度を算出できる。
Measurement reliability = Peak height / Noise height Measurement reliability = Peak height / (Peak height + Noise height)
Measurement reliability = (peak height-noise height) / (peak height + noise height)
As described above, when the film thickness of the sample is calculated by the FFT method, the measurement reliability can be calculated based on the magnitude of the peak appearing in the calculated power spectrum.

(c2:最適化法による測定信頼度の算出方法)
次に、最適化法による膜厚を算出する場合に適した方法を説明する。
(C2: Measurement reliability calculation method by optimization method)
Next, a method suitable for calculating the film thickness by the optimization method will be described.

最適化法は、分光反射率を示すモデルのパラメータを、実測された分光反射率(あるいは、実測された分光反射率を変換して得られた波数変換反射率R’)と一致するようにフィッティングする方法である。 The optimization method fits the parameters of the model showing the spectral reflectance to match the measured spectral reflectance (or the wavenumber conversion reflectance R'obtained by converting the measured spectral reflectance). How to do it.

このように、最適化法では、分光反射率または分光透過率を示すモデルのパラメータを、観測光24に基づいて算出される分光反射率または分光透過率と一致するように、フィッティングすることで、サンプルの膜厚を算出する。 Thus, in the optimization method, the parameters of the model showing the spectral reflectance or the spectral transmittance are fitted so as to match the spectral reflectance or the spectral transmittance calculated based on the observed light 24. Calculate the thickness of the sample.

最適化法により決定されたパラメータにより定義されたモデルにより算出される分光反射率(理論値)が実測された分光反射率とどの程度一致しているか(すなわち、実測された分光反射率との一致度、あるいは、実測された分光反射率からの乖離度合い)に基づいて、測定信頼度を算出できる。 How well the spectral reflectance (theoretical value) calculated by the model defined by the parameters determined by the optimization method matches the measured spectral reflectance (that is, the coincidence with the measured spectral reflectance). The measurement reliability can be calculated based on the degree or the degree of deviation from the measured spectral reflectance).

より具体的には、実測された分光反射率と最適化法により決定されたパラメータにより定義されたモデルにより算出される分光反射率(理論値)との相関係数を測定信頼度として決定してもよい。 More specifically, the correlation coefficient between the measured spectral reflectance and the spectral reflectance (theoretical value) calculated by the model defined by the parameters determined by the optimization method is determined as the measurement reliability. May be good.

あるいは、実測された分光反射率と最適化法により決定されたパラメータにより定義されたモデルにより算出される分光反射率(理論値)との間の二乗誤差の逆数を測定信頼度として決定してもよい。 Alternatively, the reciprocal of the square error between the measured spectral reflectance and the spectral reflectance (theoretical value) calculated by the model defined by the parameters determined by the optimization method may be determined as the measurement reliability. good.

このように、最適化法によりサンプルの膜厚を算出する場合には、決定されたパラメータにより定義されたモデルにより算出される分光反射率と実測された分光反射率との一致の度合いに基づいて、測定信頼度を算出できる。すなわち、最適化法によりサンプルの膜厚を算出する場合には、決定されたフィッティングの結果に基づいて、測定信頼度を算出できる。 In this way, when the film thickness of the sample is calculated by the optimization method, it is based on the degree of agreement between the spectral reflectance calculated by the model defined by the determined parameters and the measured spectral reflectance. , Measurement reliability can be calculated. That is, when the film thickness of the sample is calculated by the optimization method, the measurement reliability can be calculated based on the determined fitting result.

(c3:反射率に基づく測定信頼度の算出方法)
図25は、本実施の形態に従う光学測定システム1における測定信頼度を算出する方法の別の一例を説明するための図である。
(C3: Method for calculating measurement reliability based on reflectance)
FIG. 25 is a diagram for explaining another example of the method of calculating the measurement reliability in the optical measurement system 1 according to the present embodiment.

図25(A)には、測定状態が悪い場合の分光反射率の一例を示し、図25(B)には、測定状態が適切な場合の分光反射率の一例を示す。図25に示すように、適切な測定状態においては、分光反射率の振幅(反射率の最大値と最小値との差)は、相対的に大きくなる。そのため、分光反射率の振幅の大きさに基づいて、測定信頼度を算出するようにしてもよい。例えば、レファレンスキャップ30を装着した状態で測定される分光反射率の振幅を基準として、基準となる振幅に対する比率を測定信頼度として算出してもよい。 FIG. 25A shows an example of the spectral reflectance when the measurement state is bad, and FIG. 25B shows an example of the spectral reflectance when the measurement state is appropriate. As shown in FIG. 25, under an appropriate measurement state, the amplitude of the spectral reflectance (the difference between the maximum value and the minimum value of the reflectance) becomes relatively large. Therefore, the measurement reliability may be calculated based on the magnitude of the amplitude of the spectral reflectance. For example, the ratio to the reference amplitude may be calculated as the measurement reliability based on the amplitude of the spectral reflectance measured with the reference cap 30 attached.

このように、サンプルの膜厚を算出するアルゴリズムに依存せず、測定された分光反射率の振幅に基づいて、測定信頼度を算出できる。 In this way, the measurement reliability can be calculated based on the measured amplitude of the spectral reflectance without depending on the algorithm for calculating the film thickness of the sample.

また、反射率(振幅反射率)の値から測定信頼度を算出するようにしてもよい。例えば、反射率をそのまま測定信頼度として出力してもよいし、反射率を所定の関数(例えば、反射率に対して出力が単調増加する関数)に入力して測定信頼度を算出するようにしてもよい。 Further, the measurement reliability may be calculated from the value of the reflectance (amplitude reflectance). For example, the reflectance may be output as it is as the measurement reliability, or the reflectance may be input to a predetermined function (for example, a function whose output monotonically increases with respect to the reflectance) to calculate the measurement reliability. You may.

サンプルに対するプローブ200の角度あるいは距離が適切ではない場合や、サンプル表面での光拡散が大きい場合などには、算出される反射率(振幅反射率)は小さくなり、これは測定信頼度が低いことを意味する。 If the angle or distance of the probe 200 to the sample is not appropriate, or if the light diffusion on the sample surface is large, the calculated reflectance (amplitude reflectance) will be small, which means that the measurement reliability is low. Means.

このように、サンプルの膜厚を算出するアルゴリズムに依存せず、測定された反射率(振幅反射率)の大きさに基づいて、測定信頼度を算出できる。 In this way, the measurement reliability can be calculated based on the magnitude of the measured reflectance (amplitude reflectance) without depending on the algorithm for calculating the film thickness of the sample.

さらに、反射率(振幅反射率)のばらつきから測定信頼度を算出するようにしてもよい。例えば、ユーザのプローブ200の把持が安定しておらず、プローブ200の角度あるいは距離が変動する場合や、サンプル表面に微細な膜厚分布が存在する場合などには、算出される反射率(振幅反射率)のばらつきは大きくなり、これは測定信頼度が低いことを意味する。 Further, the measurement reliability may be calculated from the variation of the reflectance (amplitude reflectance). For example, when the user's grip of the probe 200 is not stable and the angle or distance of the probe 200 fluctuates, or when there is a fine film thickness distribution on the sample surface, the calculated reflectance (amplitude) is calculated. The variation of (reflectance) becomes large, which means that the measurement reliability is low.

図26は、本実施の形態に従う光学測定システム1における測定信頼度を算出する方法のさらに別の一例を説明するための図である。 FIG. 26 is a diagram for explaining still another example of the method of calculating the measurement reliability in the optical measurement system 1 according to the present embodiment.

図26(A)には、測定が不安定な場合の反射率の一例を示し、図26(B)には、測定が安定している場合の反射率の一例を示す。図26に示すように、測定が安定している場合には、測定される反射率も安定するので、ばらつきは相対的に小さくなる。そのため、反射率のばらつきの大きさに基づいて、測定信頼度を算出するようにしてもよい。 FIG. 26A shows an example of the reflectance when the measurement is unstable, and FIG. 26B shows an example of the reflectance when the measurement is stable. As shown in FIG. 26, when the measurement is stable, the measured reflectance is also stable, so that the variation is relatively small. Therefore, the measurement reliability may be calculated based on the magnitude of the variation in the reflectance.

より具体的には、直近の測定から所定回数分の反射率の標準偏差あるいは分散から、測定信頼度を算出するようにしてもよい。 More specifically, the measurement reliability may be calculated from the standard deviation or variance of the reflectance for a predetermined number of times from the latest measurement.

このように、サンプルの膜厚を算出するアルゴリズムに依存せず、測定された反射率(振幅反射率)のばらつきに基づいて、測定信頼度を算出できる。 In this way, the measurement reliability can be calculated based on the variation in the measured reflectance (amplitude reflectance) without depending on the algorithm for calculating the film thickness of the sample.

(c4:レファレンスシグナルに基づく測定信頼度の算出方法)
プローブ200にレファレンスキャップ30を装着した状態で測定される観測光24であるレファレンスシグナルに基づいて、測定信頼度を算出するようにしてもよい。
(C4: Method for calculating measurement reliability based on reference signal)
The measurement reliability may be calculated based on the reference signal, which is the observation light 24 measured with the reference cap 30 attached to the probe 200.

例えば、使用による光源102の劣化などがあると、光源102が発生する測定光の光量が低下する。このような状態になると、測定信頼度が低下しているとみなすことができる。そこで、製品出荷前あるいは製品出荷直後のリファレンスシグナルの大きさと、実際に測定する際のリファレンスシグナルの大きさとに基づいて、測定信頼度を算出してもよい。 For example, if the light source 102 is deteriorated due to use, the amount of measurement light generated by the light source 102 is reduced. In such a state, it can be considered that the measurement reliability is lowered. Therefore, the measurement reliability may be calculated based on the magnitude of the reference signal before or immediately after the product shipment and the magnitude of the reference signal at the time of actual measurement.

より具体的には、製品出荷前あるいは製品出荷直後のリファレンスシグナルの大きさに対する実際に測定する際のリファレンスシグナルの大きさの比率を測定信頼性として算出してもよい。 More specifically, the ratio of the magnitude of the reference signal at the time of actual measurement to the magnitude of the reference signal before or immediately after the product shipment may be calculated as the measurement reliability.

このように、サンプルの膜厚を算出するアルゴリズムに依存せず、測定されたリファレンスシグナルの大きさに基づいて、測定信頼度を算出できる。 In this way, the measurement reliability can be calculated based on the magnitude of the measured reference signal without depending on the algorithm for calculating the film thickness of the sample.

(c5:測定結果のばらつきに基づく測定信頼度の算出方法)
測定結果(例えば、膜厚)のばらつきから測定信頼度を算出するようにしてもよい。例えば、ユーザのプローブ200の把持が安定しておらず、プローブ200の角度あるいは距離が変動する場合や、サンプル表面に微細な膜厚分布が存在する場合などには、測定あるいは算出される測定結果のばらつきは大きくなり、これは測定信頼度が低いことを意味する。
(C5: Measurement reliability calculation method based on variation in measurement results)
The measurement reliability may be calculated from the variation in the measurement result (for example, the film thickness). For example, when the grip of the probe 200 of the user is not stable and the angle or distance of the probe 200 fluctuates, or when there is a fine film thickness distribution on the sample surface, the measurement result is measured or calculated. The variability is large, which means that the measurement reliability is low.

上述の図26(A)および図26(B)と同様に、測定が安定している場合には、測定あるいは算出される測定結果も安定するので、ばらつきは相対的に小さくなる。そのため、測定あるいは算出される測定結果のばらつきの大きさに基づいて、測定信頼度を算出するようにしてもよい。 Similar to FIGS. 26 (A) and 26 (B) described above, when the measurement is stable, the measured or calculated measurement result is also stable, so that the variation is relatively small. Therefore, the measurement reliability may be calculated based on the magnitude of the variation in the measurement or the calculated measurement result.

より具体的には、直近の測定から所定回数分の測定結果の標準偏差あるいは分散から、測定信頼度を算出するようにしてもよい。 More specifically, the measurement reliability may be calculated from the standard deviation or variance of the measurement results for a predetermined number of times from the latest measurement.

このように、サンプルの膜厚を算出するアルゴリズムに依存せず、測定あるいは算出される測定結果のばらつきに基づいて、測定信頼度を算出できる。 In this way, the measurement reliability can be calculated based on the variation in the measurement or the measurement result calculated without depending on the algorithm for calculating the film thickness of the sample.

(c6:複数種類の測定信頼度を利用する方法)
上述したように、測定信頼度は、複数の方法で算出できる。そのため、異なる方法で算出された複数の測定信頼度を組み合わせて最終的な測定信頼度として算出するようにしてもよい。この場合、対象の複数の測定信頼度を正規化した上で、単純平均することで、最終的な測定信頼度として算出してもよい。
(C6: Method using multiple types of measurement reliability)
As described above, the measurement reliability can be calculated by a plurality of methods. Therefore, a plurality of measurement reliability calculated by different methods may be combined and calculated as the final measurement reliability. In this case, the final measurement reliability may be calculated by normalizing a plurality of measurement reliability of the target and then simply averaging them.

あるいは、対象の複数の測定信頼度に対して、それぞれ対応する重み係数を乗じて、最終的な測定信頼性として算出してもよい。さらにあるいは、条件に応じて、重み係数を変化させてもよい。 Alternatively, the final measurement reliability may be calculated by multiplying the plurality of measurement reliability of the target by the corresponding weighting factors. Further, the weighting coefficient may be changed depending on the conditions.

このように、複数種類の測定信頼度を利用して、最終的な測定信頼性を決定することで、測定信頼性の正確性を高めることができる。 In this way, by using a plurality of types of measurement reliability to determine the final measurement reliability, the accuracy of the measurement reliability can be improved.

<D.膜厚の測定モード>
本実施の形態に従う光学測定システム1においては、上述したような測定信頼度を利用して、以下のような測定モードを実装してもよい。
<D. Film thickness measurement mode>
In the optical measurement system 1 according to the present embodiment, the following measurement modes may be implemented by utilizing the measurement reliability as described above.

(d1:探索支援モード)
探索支援モードは、測定信頼度をリアルタイムで算出するとともに、算出した測定信頼度をユーザへ通知することで、ユーザが適切な測定状態を見つけやすくする測定モードである。
(D1: Search support mode)
The search support mode is a measurement mode that makes it easier for the user to find an appropriate measurement state by calculating the measurement reliability in real time and notifying the user of the calculated measurement reliability.

図27は、図21に示すプローブ200の各状態において測定される分光反射率の一例を示す図である。図27(A)および図27(C)に示す膜厚測定が不安定な状態においては、測定される分光反射率の振幅も小さくなる。これに対して、図27(B)に示すような適切な測定状態であれば、測定される分光反射率の振幅も大きくなる。 FIG. 27 is a diagram showing an example of the spectral reflectance measured in each state of the probe 200 shown in FIG. 21. In the state where the film thickness measurement shown in FIGS. 27 (A) and 27 (C) is unstable, the amplitude of the measured spectral reflectance also becomes small. On the other hand, under an appropriate measurement state as shown in FIG. 27 (B), the amplitude of the measured spectral reflectance also increases.

ユーザは、プローブ200から測定光22が照射されている状態で、サンプル4の測定面に対するプローブ200の角度、距離、位置(測定位置)を変化させる。測定装置100は、サンプル4で生じる観測光24から分光反射率を算出し、フーリエ変換などを経てサンプル4の膜厚を算出する処理を繰り返す。併せて、測定装置100は、測定信頼度も算出する。さらに、測定装置100は、算出された測定信頼度をユーザへ順次通知する。 The user changes the angle, distance, and position (measurement position) of the probe 200 with respect to the measurement surface of the sample 4 while the measurement light 22 is being irradiated from the probe 200. The measuring device 100 repeats a process of calculating the spectral reflectance from the observation light 24 generated in the sample 4 and calculating the film thickness of the sample 4 through a Fourier transform or the like. At the same time, the measuring device 100 also calculates the measurement reliability. Further, the measuring device 100 sequentially notifies the user of the calculated measurement reliability.

ユーザへの測定信頼度の通知は、どのような方法であってもよいが、ユーザがプローブ200を把持して走査している状態において測定信頼度を認識しやすいように、測定信頼度を示す通知音を用いてもよい。例えば、以下のように、測定信頼度の高さを通知音の発生周期あるいは発生頻度に対応付けてもよい。 The measurement reliability may be notified to the user by any method, but the measurement reliability is shown so that the user can easily recognize the measurement reliability while holding and scanning the probe 200. A notification sound may be used. For example, as shown below, the high measurement reliability may be associated with the generation cycle or frequency of the notification sound.

測定信頼度:低 ピ (無音) ピ
測定信頼度:中 ピピ (無音) ピピ
測定信頼度:高 ピピピ (無音) ピピピ
このように、測定信頼度の高さに対応した通知音を発生してもよい。このような通知音によって、ユーザは、測定信頼度をリアルタイムに把握できるので、プローブ200を適切な角度、距離、位置(測定位置)に調整できる。このような調整によって、適切な測定状態におけるサンプル4の膜厚を取得できる。
Measurement reliability: Low pip (silence) Pip Measurement reliability: Medium pip (silence) Pip Pip Measurement reliability: High pip (silence) Pip Pip In this way, even if a notification sound corresponding to the high measurement reliability is generated. good. Since the user can grasp the measurement reliability in real time by such a notification sound, the probe 200 can be adjusted to an appropriate angle, distance, and position (measurement position). By such adjustment, the film thickness of the sample 4 under an appropriate measurement state can be obtained.

なお、ユーザは、適切な測定状態と判断した時点で、操作部108(例えば、トリガスイッチ)に対する操作を行うようにしてもよい。測定装置100は、ユーザにより操作部108が操作された時点の膜厚を適切な測定結果として出力あるいは格納する。 The user may perform an operation on the operation unit 108 (for example, a trigger switch) when it is determined that the measurement state is appropriate. The measuring device 100 outputs or stores the film thickness at the time when the operation unit 108 is operated by the user as an appropriate measurement result.

図28は、本実施の形態に従う光学測定システム1の探索支援モードにおける処理を説明するための図である。図28を参照して、ユーザは、通知音38により測定信頼度を確認しながら、プローブ200を把持した状態で角度、距離、位置(測定位置)を調整する。このとき、プローブ200からは測定光22が連続的または間欠的に照射されているとする。そして、ユーザは、測定信頼度が十分に高いと判断した状態にプローブ200を維持して、サンプル4の膜厚を測定する。 FIG. 28 is a diagram for explaining the processing in the search support mode of the optical measurement system 1 according to the present embodiment. With reference to FIG. 28, the user adjusts the angle, distance, and position (measurement position) while holding the probe 200 while confirming the measurement reliability by the notification sound 38. At this time, it is assumed that the measurement light 22 is continuously or intermittently irradiated from the probe 200. Then, the user maintains the probe 200 in a state where it is determined that the measurement reliability is sufficiently high, and measures the film thickness of the sample 4.

以上のような測定モードを利用することで、ユーザは、適切な測定状態でサンプル4の膜厚を測定できる。 By using the measurement mode as described above, the user can measure the film thickness of the sample 4 in an appropriate measurement state.

図29は、本実施の形態に従う光学測定システム1の探索支援モードにおける処理手順を示すフローチャートである。図29に示す各ステップは、典型的には、測定装置100の演算処理部110のプロセッサ112が測定プログラム124を実行することで実現される。 FIG. 29 is a flowchart showing a processing procedure in the search support mode of the optical measurement system 1 according to the present embodiment. Each step shown in FIG. 29 is typically realized by the processor 112 of the arithmetic processing unit 110 of the measuring device 100 executing the measuring program 124.

図29を参照して、測定装置100は、測定開始が指示されると(ステップS100においてYES)、光源102に駆動指令を与えて、光源102からの測定光22の照射を有効化する(ステップS102)。このように、測定装置100は、任意の位置に配置可能なプローブ200を通じて、光源102が発生した測定光22をサンプル4に照射する。 With reference to FIG. 29, when the measurement start is instructed (YES in step S100), the measuring device 100 gives a drive command to the light source 102 to enable irradiation of the measurement light 22 from the light source 102 (step). S102). In this way, the measuring device 100 irradiates the sample 4 with the measurement light 22 generated by the light source 102 through the probe 200 that can be arranged at an arbitrary position.

そして、測定装置100は、サンプル4からの観測光24が分光測定部104に入射して出力される検出結果(観測光24の波長毎の強度)に基づいて、サンプル4の膜厚を算出する(ステップS104)。このように、測定装置100は、測定光22をサンプル4に照射して生じる反射光(あるいは、透過光)を観測光として分光測定部104で受光し、分光測定部104による検出結果に基づいて算出される分光反射率(あるいは、分光透過率)からサンプル4の膜厚を算出する。 Then, the measuring device 100 calculates the film thickness of the sample 4 based on the detection result (intensity of the observed light 24 for each wavelength) output when the observed light 24 from the sample 4 is incident on the spectroscopic measuring unit 104. (Step S104). As described above, the measuring device 100 receives the reflected light (or transmitted light) generated by irradiating the sample 4 with the measuring light 22 as the observation light in the spectroscopic measuring unit 104, and based on the detection result by the spectroscopic measuring unit 104. The film thickness of the sample 4 is calculated from the calculated spectral reflectance (or spectral transmittance).

また、測定装置100は、サンプル4の膜厚を算出する過程で利用したデータに基づいて、測定信頼度を算出する(ステップS106)。このように、測定装置100は、算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出する。そして、測定装置100は、算出した測定信頼度の高さに対応する通知音を発生する(ステップS108)。 Further, the measuring device 100 calculates the measurement reliability based on the data used in the process of calculating the film thickness of the sample 4 (step S106). In this way, the measuring device 100 calculates the measurement reliability indicating how appropriately the calculated film thickness is measured. Then, the measuring device 100 generates a notification sound corresponding to the calculated high measurement reliability (step S108).

測定装置100は、トリガスイッチなどによる測定結果の出力が指示されると(ステップS110においてYES)、今回の演算周期において算出したサンプル4の膜厚を測定結果として決定する(ステップS112)。測定結果の出力が指示されなければ(ステップS110においてNO)、ステップS112の処理はスキップされる。 When the measuring device 100 is instructed to output the measurement result by the trigger switch or the like (YES in step S110), the measuring device 100 determines the film thickness of the sample 4 calculated in the current calculation cycle as the measurement result (step S112). If the output of the measurement result is not instructed (NO in step S110), the process of step S112 is skipped.

測定装置100は、測定終了が指示されると(ステップS114においてYES)、膜厚測定の処理を終了し、そうでなければ(ステップS114においてNO)、ステップS104以下の処理を繰り返す。 When the measurement end is instructed (YES in step S114), the measuring device 100 ends the film thickness measurement process, and if not (NO in step S114), repeats the process of step S104 and the like.

以上のような探索支援モードを利用することで、ユーザは、適切な測定状態を探索することができる。 By using the search support mode as described above, the user can search for an appropriate measurement state.

(d2:自動測定モード)
自動測定モードは、測定開始から測定終了までの間で測定信頼度が高い測定結果を自動的に抽出する測定モードである。
(D2: Automatic measurement mode)
The automatic measurement mode is a measurement mode that automatically extracts measurement results with high measurement reliability from the start of measurement to the end of measurement.

ユーザは、プローブ200から測定光22が照射されている状態で、サンプル4の測定面に対するプローブ200の角度、距離、位置(測定位置)を変化させる。測定装置100は、サンプル4で生じる観測光24から分光反射率を算出し、フーリエ変換などを経てサンプル4の膜厚を算出する処理を繰り返す。併せて、測定装置100は、それぞれの膜厚に対応する測定信頼度も算出する。 The user changes the angle, distance, and position (measurement position) of the probe 200 with respect to the measurement surface of the sample 4 while the measurement light 22 is being irradiated from the probe 200. The measuring device 100 repeats a process of calculating the spectral reflectance from the observation light 24 generated in the sample 4 and calculating the film thickness of the sample 4 through a Fourier transform or the like. At the same time, the measuring device 100 also calculates the measurement reliability corresponding to each film thickness.

一連の膜厚測定が完了すると、測定装置100は、算出された膜厚のうち、対応する測定信頼度が高いものを測定結果として決定する。 When a series of film thickness measurements are completed, the measuring device 100 determines the calculated film thickness having the corresponding high measurement reliability as the measurement result.

図30は、本実施の形態に従う光学測定システム1の自動測定モードにおける処理を説明するための図である。図30を参照して、測定装置100は、測定開始から測定終了までの間にサンプル4の膜厚および対応する測定信頼度を算出するとともに、算出された測定信頼度のうち所定条件(例えば、測定信頼度が高い)を満たす1または複数の測定信頼度を抽出する。測定装置100は、抽出した1または複数の測定信頼度に対応する膜厚を測定結果として決定する。 FIG. 30 is a diagram for explaining the processing in the automatic measurement mode of the optical measurement system 1 according to the present embodiment. With reference to FIG. 30, the measuring device 100 calculates the film thickness of the sample 4 and the corresponding measurement reliability from the start of the measurement to the end of the measurement, and determines a predetermined condition (for example, for example) of the calculated measurement reliability. Extract one or more measurement reliability that satisfies (high measurement reliability). The measuring device 100 determines as a measurement result a film thickness corresponding to one or a plurality of extracted measurement reliabilitys.

図30に示すように、測定開始から測定終了までの間に算出された測定信頼度の最大値(すなわち、1つの測定信頼度)を抽出してもよいし、所定のしきい値を超える1または複数の測定信頼度を抽出するようにしてもよい。また、測定信頼度の最大値を抽出する場合であっても、測定信頼度の最大値が所定のしきい値を超えることを追加の条件としてもよい。 As shown in FIG. 30, the maximum value of the measurement reliability calculated from the start of the measurement to the end of the measurement (that is, one measurement reliability) may be extracted, or the maximum value exceeding a predetermined threshold value 1 Alternatively, a plurality of measurement reliabilitys may be extracted. Further, even when the maximum value of the measurement reliability is extracted, it may be an additional condition that the maximum value of the measurement reliability exceeds a predetermined threshold value.

このように、測定信頼度の抽出は、どのような方法を採用してもよい。
図31は、本実施の形態に従う光学測定システム1の自動測定モードにおける処理手順を示すフローチャートである。図31に示す各ステップは、典型的には、測定装置100の演算処理部110のプロセッサ112が測定プログラム124を実行することで実現される。
As described above, any method may be adopted for extracting the measurement reliability.
FIG. 31 is a flowchart showing a processing procedure in the automatic measurement mode of the optical measurement system 1 according to the present embodiment. Each step shown in FIG. 31 is typically realized by the processor 112 of the arithmetic processing unit 110 of the measuring device 100 executing the measurement program 124.

図31を参照して、測定装置100は、測定開始が指示されると(ステップS200においてYES)、光源102に駆動指令を与えて、光源102からの測定光22の照射を有効化する(ステップS202)。このように、測定装置100は、任意の位置に配置可能なプローブ200を通じて、光源102が発生した測定光22をサンプル4に照射する。 With reference to FIG. 31, when the measurement start is instructed (YES in step S200), the measuring device 100 gives a drive command to the light source 102 to enable irradiation of the measurement light 22 from the light source 102 (step). S202). In this way, the measuring device 100 irradiates the sample 4 with the measurement light 22 generated by the light source 102 through the probe 200 that can be arranged at an arbitrary position.

そして、測定装置100は、サンプル4からの観測光24が分光測定部104に入射して出力される検出結果(観測光24の波長毎の強度)に基づいて、サンプル4の膜厚を算出する(ステップS204)。このように、測定装置100は、測定光22をサンプル4に照射して生じる反射光(あるいは、透過光)を観測光として分光測定部104で受光し、分光測定部104による検出結果に基づいて算出される分光反射率(あるいは、分光透過率)からサンプル4の膜厚を算出する。 Then, the measuring device 100 calculates the film thickness of the sample 4 based on the detection result (intensity of the observed light 24 for each wavelength) output when the observed light 24 from the sample 4 is incident on the spectroscopic measuring unit 104. (Step S204). As described above, the measuring device 100 receives the reflected light (or transmitted light) generated by irradiating the sample 4 with the measuring light 22 as the observation light in the spectroscopic measuring unit 104, and based on the detection result by the spectroscopic measuring unit 104. The film thickness of the sample 4 is calculated from the calculated spectral reflectance (or spectral transmittance).

また、測定装置100は、サンプル4の膜厚を算出する過程で利用したデータに基づいて、測定信頼度を算出する(ステップS206)。このように、測定装置100は、算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出する。 Further, the measuring device 100 calculates the measurement reliability based on the data used in the process of calculating the film thickness of the sample 4 (step S206). In this way, the measuring device 100 calculates the measurement reliability indicating how appropriately the calculated film thickness is measured.

測定装置100は、測定終了が指示されると(ステップS208においてYES)、ステップS210以下の処理を実行し、そうでなければ(ステップS208においてNO)、ステップS204以下の処理を繰り返す。 When the measurement end is instructed (YES in step S208), the measuring device 100 executes the process of step S210 or less (NO in step S208), and repeats the process of step S204 or less.

ステップS208において、測定装置100は、測定開始から測定終了までに算出された測定信頼度のうち所定条件を満たす1または複数の測定信頼度を抽出する(ステップS210)。そして、測定装置100は、抽出した1または複数の測定信頼度にそれぞれ対応する膜厚を測定結果として出力する(ステップS212)。そして、処理は終了する。 In step S208, the measuring device 100 extracts one or a plurality of measurement reliabilitys satisfying a predetermined condition from the measurement reliabilitys calculated from the start of the measurement to the end of the measurement (step S210). Then, the measuring device 100 outputs the film thickness corresponding to each of the extracted one or a plurality of measurement reliabilitys as a measurement result (step S212). Then, the process ends.

以上のような自動測定モードを利用することで、ユーザは、測定信頼度などを意識することなく、適切な測定状態で膜厚を測定できる。 By using the automatic measurement mode as described above, the user can measure the film thickness in an appropriate measurement state without being conscious of the measurement reliability and the like.

(d3:探索支援付き自動測定モード)
探索支援付き自動測定モードは、測定信頼度の改善をユーザへ通知しつつ、測定開始から測定終了までの間で測定信頼度が高い測定結果を自動的に抽出する測定モードである。
(D3: Automatic measurement mode with search support)
The automatic measurement mode with search support is a measurement mode that automatically extracts measurement results with high measurement reliability from the start to the end of measurement while notifying the user of the improvement in measurement reliability.

ユーザは、プローブ200から測定光22が照射されている状態で、サンプル4の測定面に対するプローブ200の角度、距離、位置(測定位置)を変化させる。測定装置100は、サンプル4で生じる観測光24から分光反射率を算出し、フーリエ変換などを経てサンプル4の膜厚を算出する処理を繰り返す。併せて、測定装置100は、それぞれの膜厚に対応する測定信頼度も算出する。さらに、測定装置100は、算出された測定信頼度が改善方向にあるか否かをユーザへ順次通知する。 The user changes the angle, distance, and position (measurement position) of the probe 200 with respect to the measurement surface of the sample 4 while the measurement light 22 is being irradiated from the probe 200. The measuring device 100 repeats a process of calculating the spectral reflectance from the observation light 24 generated in the sample 4 and calculating the film thickness of the sample 4 through a Fourier transform or the like. At the same time, the measuring device 100 also calculates the measurement reliability corresponding to each film thickness. Further, the measuring device 100 sequentially notifies the user whether or not the calculated measurement reliability is in the direction of improvement.

ユーザへの測定信頼度が改善方向にあるか否かの通知は、どのような方法であってもよいが、ユーザがプローブ200を把持して走査している状態において測定信頼度の改善を認識しやすいように、測定信頼度の高さを示す通知音を用いてもよい。例えば、測定信頼度がそれ以前の測定信頼度より高い方向に変化した場合に限って、通知音を発生させるようにしてもよい。さらに、発生させる通知音についても算出された測定信頼度の高さに応じたものとしてもよい。 Any method may be used to notify the user whether or not the measurement reliability is in the direction of improvement, but the user recognizes the improvement in the measurement reliability while the probe 200 is being grasped and scanned. A notification sound indicating high measurement reliability may be used for easy measurement. For example, the notification sound may be generated only when the measurement reliability changes in a direction higher than the previous measurement reliability. Further, the notification sound to be generated may also be set according to the calculated high measurement reliability.

あるいは、測定信頼度が改善したときに通知音を発生するとともに、測定信頼度が低下したときには別の通知音を発生させるようにすることで、ユーザは、自身の調整によって、測定信頼度が改善方向にあるか否かを容易に認識できる。 Alternatively, by generating a notification sound when the measurement reliability is improved and another notification sound when the measurement reliability is lowered, the user can improve the measurement reliability by adjusting himself / herself. It is easy to recognize whether or not it is in the direction.

一連の膜厚測定が完了すると、測定装置100は、算出された膜厚のうち、対応する測定信頼度が高いものを測定結果として決定する。 When a series of film thickness measurements are completed, the measuring device 100 determines the calculated film thickness having the corresponding high measurement reliability as the measurement result.

図32は、本実施の形態に従う光学測定システム1の探索支援付き自動測定モードにおける処理を説明するための図である。図32を参照して、測定装置100は、測定開始から測定終了までの間にサンプル4の膜厚および対応する測定信頼度を算出するとともに、算出された測定信頼度が改善した場合にユーザへ通知する。 FIG. 32 is a diagram for explaining the processing in the automatic measurement mode with search support of the optical measurement system 1 according to the present embodiment. With reference to FIG. 32, the measuring device 100 calculates the film thickness of the sample 4 and the corresponding measurement reliability from the start of the measurement to the end of the measurement, and when the calculated measurement reliability is improved, the user is notified. Notice.

一連の膜厚測定が完了すると、測定装置100は、算出された測定信頼度のうち所定条件(例えば、測定信頼度が高い)を満たす1または複数の測定信頼度を抽出する。測定装置100は、決定した1または複数の測定信頼度に対応する膜厚を測定結果として決定する。 When a series of film thickness measurements are completed, the measuring device 100 extracts one or a plurality of measured reliabilitys that satisfy a predetermined condition (for example, high measurement reliability) among the calculated measurement reliabilitys. The measuring device 100 determines as a measurement result a film thickness corresponding to one or a plurality of determined measurement reliabilitys.

図32に示すように、測定開始から測定終了までの間に算出された測定信頼度に現れるピークを抽出してもよいし、所定のしきい値を超える1または複数の測定信頼度を抽出するようにしてもよい。また、測定信頼度に現れるピークを抽出する場合であっても、ピークの値が所定のしきい値を超えることを追加の条件としてもよい。 As shown in FIG. 32, the peak appearing in the measurement reliability calculated from the start to the end of the measurement may be extracted, or one or a plurality of measurement reliabilitys exceeding a predetermined threshold value may be extracted. You may do so. Further, even when extracting a peak that appears in the measurement reliability, it may be an additional condition that the peak value exceeds a predetermined threshold value.

このように、測定信頼度の抽出は、どのような方法を採用してもよい。
図33は、本実施の形態に従う光学測定システム1の探索支援付き自動測定モードにおける処理手順を示すフローチャートである。図33に示す各ステップは、典型的には、測定装置100の演算処理部110のプロセッサ112が測定プログラム124を実行することで実現される。
As described above, any method may be adopted for extracting the measurement reliability.
FIG. 33 is a flowchart showing a processing procedure in the automatic measurement mode with search support of the optical measurement system 1 according to the present embodiment. Each step shown in FIG. 33 is typically realized by the processor 112 of the arithmetic processing unit 110 of the measuring device 100 executing the measuring program 124.

図33を参照して、測定装置100は、測定開始が指示されると(ステップS300においてYES)、光源102に駆動指令を与えて、光源102からの測定光22の照射を有効化する(ステップS302)。このように、測定装置100は、任意の位置に配置可能なプローブ200を通じて、光源102が発生した測定光22をサンプル4に照射する。 With reference to FIG. 33, when the measurement start is instructed (YES in step S300), the measuring device 100 gives a drive command to the light source 102 to enable irradiation of the measurement light 22 from the light source 102 (step). S302). In this way, the measuring device 100 irradiates the sample 4 with the measurement light 22 generated by the light source 102 through the probe 200 that can be arranged at an arbitrary position.

そして、測定装置100は、サンプル4からの観測光24が分光測定部104に入射して出力される検出結果(観測光24の波長毎の強度)に基づいて、サンプル4の膜厚を算出する(ステップS304)。このように、測定装置100は、測定光22をサンプル4に照射して生じる反射光(あるいは、透過光)を観測光として分光測定部104で受光し、分光測定部104による検出結果に基づいて算出される分光反射率(あるいは、分光透過率)からサンプル4の膜厚を算出する。 Then, the measuring device 100 calculates the film thickness of the sample 4 based on the detection result (intensity of the observed light 24 for each wavelength) output when the observed light 24 from the sample 4 is incident on the spectroscopic measuring unit 104. (Step S304). As described above, the measuring device 100 receives the reflected light (or transmitted light) generated by irradiating the sample 4 with the measuring light 22 as the observation light in the spectroscopic measuring unit 104, and based on the detection result by the spectroscopic measuring unit 104. The film thickness of the sample 4 is calculated from the calculated spectral reflectance (or spectral transmittance).

また、測定装置100は、サンプル4の膜厚を算出する過程で利用したデータに基づいて、測定信頼度を算出する(ステップS306)。このように、測定装置100は、算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出する。 Further, the measuring device 100 calculates the measurement reliability based on the data used in the process of calculating the film thickness of the sample 4 (step S306). In this way, the measuring device 100 calculates the measurement reliability indicating how appropriately the calculated film thickness is measured.

測定装置100は、算出された測定信頼度が改善方向にあれば(ステップS308においてYES)、測定信頼度が改善方向にあることを示す通知音を発生する(ステップS310)。算出された測定信頼度が改善方向になければ(ステップS308においてNO)、ステップS310の処理はスキップされてもよい。 If the calculated measurement reliability is in the improvement direction (YES in step S308), the measuring device 100 generates a notification sound indicating that the measurement reliability is in the improvement direction (step S310). If the calculated measurement reliability is not in the direction of improvement (NO in step S308), the process of step S310 may be skipped.

そして、測定装置100は、測定終了が指示されると(ステップS312においてYES)、ステップS314以下の処理を実行し、そうでなければ(ステップS312においてNO)、ステップS304以下の処理を繰り返す。 Then, when the measurement end is instructed (YES in step S312), the measuring device 100 executes the process of step S314 or less (NO in step S312), and repeats the process of step S304 or less.

ステップS310において、測定装置100は、測定開始から測定終了までに算出された測定信頼度のうち所定条件を満たす1または複数の測定信頼度を抽出する(ステップS314)。そして、測定装置100は、抽出した1または複数の測定信頼度にそれぞれ対応する膜厚を測定結果として出力する(ステップS316)。そして、処理は終了する。 In step S310, the measuring device 100 extracts one or a plurality of measurement reliabilitys satisfying a predetermined condition from the measurement reliabilitys calculated from the start to the end of the measurement (step S314). Then, the measuring device 100 outputs the film thickness corresponding to each of the extracted one or a plurality of measurement reliabilitys as a measurement result (step S316). Then, the process ends.

以上のような探索支援付き自動測定モードを利用することで、ユーザは、適切な測定状態を探索することができる。 By using the automatic measurement mode with search support as described above, the user can search for an appropriate measurement state.

(d4:通知の方法)
上述の説明においては、測定信頼度の高さを通知音の発生周期あるいは発生頻度に対応付けた通知形態について例示したが、これに限らず任意の通知方法を採用できる。
(D4: Notification method)
In the above description, the notification form in which the high measurement reliability is associated with the generation cycle or the generation frequency of the notification sound has been illustrated, but the notification method is not limited to this, and any notification method can be adopted.

音により測定信頼度を通知する場合(すなわち、ユーザが聴覚で測定信頼度を認識する場合)には、算出される測定信頼度の高さに応じて、音量、音程、音色のうち1または複数を変化させるようにしてもよい。ユーザは、通知音の音量、音程、音色のいずれかが変化することで、測定信頼度の変化を容易に認識できる。 When notifying the measurement reliability by sound (that is, when the user audibly recognizes the measurement reliability), one or more of the volume, pitch, and timbre, depending on the calculated measurement reliability. May be changed. The user can easily recognize the change in the measurement reliability by changing any one of the volume, pitch, and timbre of the notification sound.

さらに、音による通知に限らず、振動、光、画像などによる通知を採用することもできる。 Further, not only the notification by sound but also the notification by vibration, light, image and the like can be adopted.

例えば、振動により測定信頼度を通知する場合(すなわち、ユーザが触覚で測定信頼度を認識する場合)には、測定装置100および/またはプローブ200に振動子を設けるとともに、算出される測定信頼度の高さに応じて、振動子の振動強さ、振動周期、振動間隔のうち1または複数を変化させるようにしてもよい。ユーザは、自身が感じる振動が変化することで、測定信頼度の変化を容易に認識できる。 For example, when the measurement reliability is notified by vibration (that is, when the user recognizes the measurement reliability by tactile sensation), the measuring device 100 and / or the probe 200 is provided with a vibrator and the measured measurement reliability is calculated. One or more of the vibration strength, the vibration cycle, and the vibration interval of the vibrator may be changed according to the height of the vibrator. The user can easily recognize the change in the measurement reliability by changing the vibration that he / she feels.

また、光あるいは画像により測定信頼度を通知する場合(すなわち、ユーザが視覚で測定信頼度を認識する場合)には、測定装置100および/またはプローブ200に任意の発光デバイスを設けるとともに、算出される測定信頼度の高さに応じて、発光デバイスの発光状態を変化させるようにしてもよい。すなわち、出力部106から測定信頼度を示す光および画像の少なくとも一方を出力するようにしてもよい。ユーザは、目に入る光や画像によって、測定信頼度の変化を容易に認識できる。 Further, when the measurement reliability is notified by light or an image (that is, when the user visually recognizes the measurement reliability), the measurement device 100 and / or the probe 200 is provided with an arbitrary light emitting device and is calculated. The light emitting state of the light emitting device may be changed according to the high degree of measurement reliability. That is, at least one of the light and the image indicating the measurement reliability may be output from the output unit 106. The user can easily recognize the change in the measurement reliability by the light or the image that enters the eye.

図34は、本実施の形態に従う光学測定システム1における測定信頼度の通知形態の一例を示す模式図である。図34(A)~図34(C)には、測定装置100の出力部106として、ディスプレイ1060を採用した場合の通知形態の一例を示す。 FIG. 34 is a schematic diagram showing an example of a measurement reliability notification mode in the optical measurement system 1 according to the present embodiment. 34 (A) to 34 (C) show an example of the notification form when the display 1060 is adopted as the output unit 106 of the measuring device 100.

図34(A)に示す測定装置100のディスプレイ1060には、膜厚の測定値1062と、測定信頼度を示すステータスバー1064とが表示されている。ユーザは、測定信頼度を示すステータスバー1064を確認することで、測定信頼度を認識しながら、膜厚の測定値1062を得ることができる。 On the display 1060 of the measuring device 100 shown in FIG. 34 (A), the measured value 1062 of the film thickness and the status bar 1064 indicating the measurement reliability are displayed. By confirming the status bar 1064 indicating the measurement reliability, the user can obtain the measured value 1062 of the film thickness while recognizing the measurement reliability.

図34(B)に示す測定装置100のディスプレイ1060には、膜厚の測定値1062と、測定信頼度を示す数値1066とが表示されている。ユーザは、測定信頼度を示す数値1066を確認することで、測定信頼度を認識しながら、膜厚の測定値1062を得ることができる。 On the display 1060 of the measuring device 100 shown in FIG. 34 (B), the measured value 1062 of the film thickness and the numerical value 1066 indicating the measurement reliability are displayed. By confirming the numerical value 1066 indicating the measurement reliability, the user can obtain the measured value 1062 of the film thickness while recognizing the measurement reliability.

図34(C)に示す測定装置100のディスプレイ1060には、膜厚の測定値1062が表示されるとともに、測定装置100には測定信頼度を示すインジケータ1068が設けられている。インジケータ1068は、算出される測定信頼度の高さに応じた数だけ点灯する。ユーザは、測定信頼度を示すインジケータ1068を確認することで、測定信頼度を認識しながら、膜厚の測定値1062を得ることができる。 The display 1060 of the measuring device 100 shown in FIG. 34 (C) displays the measured value 1062 of the film thickness, and the measuring device 100 is provided with an indicator 1068 indicating the measurement reliability. The number of indicators 1068 is lit according to the calculated measurement reliability. By confirming the indicator 1068 indicating the measurement reliability, the user can obtain the measured value 1062 of the film thickness while recognizing the measurement reliability.

図34(A)~図34(C)に示す通知形態に限らず、任意の形態で測定信頼度をユーザへ通知できる。 The measurement reliability can be notified to the user in any form, not limited to the notification form shown in FIGS. 34 (A) to 34 (C).

<E.機能ブロック図>
図35は、本実施の形態に従う光学測定システム1が提供する機能構成の一例を示す模式図である。図35に示す各機能は、典型的には、測定装置100の演算処理部110のプロセッサ112が測定プログラム124を実行することで実現される。
<E. Functional block diagram>
FIG. 35 is a schematic diagram showing an example of the functional configuration provided by the optical measurement system 1 according to the present embodiment. Each function shown in FIG. 35 is typically realized by the processor 112 of the arithmetic processing unit 110 of the measuring device 100 executing the measurement program 124.

図35を参照して、測定装置100は、機能構成として、バッファ150と、波数変換部152と、フーリエ変換部154と、ピーク探索部156と、膜厚決定部158と、測定信頼度算出部160と、出力処理部162とを含む。 With reference to FIG. 35, the measuring device 100 has a buffer 150, a wave number conversion unit 152, a Fourier transform unit 154, a peak search unit 156, a film thickness determination unit 158, and a measurement reliability calculation unit as functional configurations. 160 and an output processing unit 162 are included.

バッファ150は、分光測定部104からの検出結果(観測光24の波長毎の強度)を格納する。 The buffer 150 stores the detection result (intensity of the observed light 24 for each wavelength) from the spectroscopic measurement unit 104.

波数変換部152は、バッファ150に格納される観測光24の波長毎の強度から分光反射率を算出し、算出した分光反射率から波数変換反射率を算出する。 The wave number conversion unit 152 calculates the spectral reflectance from the intensity of the observed light 24 stored in the buffer 150 for each wavelength, and calculates the wave number conversion reflectance from the calculated spectral reflectance.

フーリエ変換部154は、波数変換部152により算出された波数変換反射率をフーリエ変換する。 The Fourier transform unit 154 Fourier transforms the wave number conversion reflectance calculated by the wave number conversion unit 152.

ピーク探索部156は、フーリエ変換部154によるフーリエ変換により算出されたパワースペクトルに含まれるピークを探索し、探索したピークに対応するパワースペクトルの位置(膜厚)を出力する。すなわち、ピーク探索部156は、分光測定部104による検出結果に基づいて算出される分光反射率(あるいは、分光透過率)からサンプルの膜厚を算出する膜厚算出部に相当する。 The peak search unit 156 searches for a peak included in the power spectrum calculated by the Fourier transform by the Fourier transform unit 154, and outputs the position (thickness) of the power spectrum corresponding to the searched peak. That is, the peak search unit 156 corresponds to a film thickness calculation unit that calculates the film thickness of the sample from the spectral reflectance (or spectral transmittance) calculated based on the detection result by the spectroscopic measurement unit 104.

測定信頼度算出部160は、ピーク探索部156により算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出する。より具体的には、測定信頼度算出部160は、フーリエ変換部154によるフーリエ変換により算出されたパワースペクトルに基づいて測定信頼度を算出する。 The measurement reliability calculation unit 160 calculates the measurement reliability indicating how appropriately the film thickness calculated by the peak search unit 156 is measured. More specifically, the measurement reliability calculation unit 160 calculates the measurement reliability based on the power spectrum calculated by the Fourier transform by the Fourier transform unit 154.

膜厚決定部158は、所定条件が満たされると、ピーク探索部156から出力される膜厚を測定結果として決定する。所定条件としては、ユーザが操作部108を操作したこと、所定期間における測定信頼度が最大値となること、測定信頼度が所定のしきい値を超えること、などを含んでいてもよい。このように、膜厚決定部158は、典型的には、測定信頼度が所定条件を満たす時点の膜厚を測定結果として決定する。 When the predetermined condition is satisfied, the film thickness determination unit 158 determines the film thickness output from the peak search unit 156 as a measurement result. The predetermined conditions may include that the user operates the operation unit 108, that the measurement reliability in a predetermined period becomes the maximum value, that the measurement reliability exceeds a predetermined threshold value, and the like. As described above, the film thickness determining unit 158 typically determines the film thickness at the time when the measurement reliability satisfies a predetermined condition as the measurement result.

出力処理部162は、ピーク探索部156から出力される膜厚、測定信頼度算出部160から出力される測定信頼度、膜厚決定部158から出力される測定結果(膜厚)などを出力部106から出力する処理を担当する。出力処理部162は、測定信頼度算出部160により算出された測定信頼度を出力部106によりユーザへ通知する。 The output processing unit 162 outputs the film thickness output from the peak search unit 156, the measurement reliability output from the measurement reliability calculation unit 160, the measurement result (film thickness) output from the film thickness determination unit 158, and the like. Responsible for the process of outputting from 106. The output processing unit 162 notifies the user of the measurement reliability calculated by the measurement reliability calculation unit 160 by the output unit 106.

なお、図35には、典型例としてFFT法による膜厚を算出する場合の構成例を示したが、最適化法による膜厚を測定する場合には、サンプルの膜厚をパラメータとして含むモデルと、実測された反射率(あるいは、透過率)とをフィッティングするフィッティング部を設けてもよい。 Note that FIG. 35 shows a configuration example when calculating the film thickness by the FFT method as a typical example, but when measuring the film thickness by the optimization method, a model including the film thickness of the sample as a parameter is used. , A fitting unit for fitting the actually measured reflectance (or transmittance) may be provided.

<F.変形例>
上述の説明においては、光学測定システム1の測定装置100が必要な処理を実行する構成例について説明したが、これに限らず、例えば、複数の処理装置で処理を分担してもよいし、一部の処理をプローブ200が担当するようにしてもよい。さらに、図示しないネットワーク上のコンピューティングリソース(いわゆるクラウド)が必要な処理の全部または一部を担当するようにしてもよい。
<F. Modification example>
In the above description, a configuration example in which the measuring device 100 of the optical measuring system 1 executes necessary processing has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, the processing may be shared by a plurality of processing devices. The probe 200 may be in charge of processing the unit. Further, a computing resource (so-called cloud) on a network (not shown) may be responsible for all or part of the required processing.

多くのコンピューティングリソースを利用できる場合には、過去に取得された測定結果、および/または、他の光学測定システム1により取得された測定結果を利用して機械学習を行い、機械学習によって得られた学習済モデルを用いて、膜厚測定に係る最適な条件をユーザへ通知するようにしてもよい。 When a lot of computing resources are available, machine learning is performed using the measurement results acquired in the past and / or the measurement results acquired by the other optical measurement system 1 and obtained by machine learning. The trained model may be used to notify the user of the optimum conditions for film thickness measurement.

<G.まとめ>
本実施の形態に従う光学測定システムにおいては、任意の位置に配置可能なプローブを通じて取得される観測光に基づいて光学的にサンプルの膜厚を算出するため、膜厚の測定精度を高めることができる。
<G. Summary>
In the optical measurement system according to the present embodiment, the film thickness of the sample is optically calculated based on the observation light acquired through the probe that can be placed at an arbitrary position, so that the measurement accuracy of the film thickness can be improved. ..

また、本実施の形態に従う光学測定システムにおいては、算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を併せて算出するので、サンプルの膜厚をより適切に測定できる。 Further, in the optical measurement system according to the present embodiment, the measurement reliability indicating how appropriately the calculated film thickness is measured is also calculated, so that the film thickness of the sample is more appropriately measured. Can be measured.

さらに、本実施の形態に従う光学測定システムは、任意の位置に配置可能なプローブを任意のサンプルを配置して測定できるので、生産現場や製造ラインなどにおいて手軽に膜厚を測定できる。また、表面が曲面なサンプルや複雑な形状のサンプルであっても、簡便に測定できる。 Further, in the optical measurement system according to the present embodiment, since an arbitrary sample can be arranged and measured by a probe that can be arranged at an arbitrary position, the film thickness can be easily measured at a production site or a production line. Further, even a sample having a curved surface or a sample having a complicated shape can be easily measured.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1,1A,1B 光学測定システム、4 サンプル、10,20,52,54 光ファイバー、12,14 分岐ファイバー、16 分岐部、22 測定光、24 観測光、28 カプラ、30 レファレンスキャップ、32,216 ミラー、38 通知音、40 空気層、41 コーティング層、42 基板層、100,100A,100B 測定装置、102 光源、104 分光測定部、106 出力部、108 操作部、110 演算処理部、112 プロセッサ、114 主メモリ、116 内部インターフェイス、117 汎用インターフェイス、118 ネットワークインターフェイス、120 ストレージ、122 オペレーティングシステム、124 測定プログラム、126 検出結果、128 測定結果、130 電源部、132 バッテリ、134 通信部、136 通信処理部、150 バッファ、152 波数変換部、154 フーリエ変換部、156 ピーク探索部、158 膜厚決定部、160 測定信頼度算出部、162 出力処理部、200,200C,200D,200E,200F,200G,200H,200I,200J,200K,200L,200M プローブ、200B 高機能化プローブ、202 投受光部、204 導光路、210,212 アタッチメント、214,218 サポート部材、220,222 レンズ、226 フレキシブル部、228 接触部、230 ゴムパッキン、234 針部、1060 ディスプレイ、1062 測定値、1064 ステータスバー、1066 数値、1068 インジケータ。 1,1A, 1B optical measurement system, 4 samples, 10,20,52,54 optical fiber, 12,14 branch fiber, 16 branch, 22 measurement light, 24 observation light, 28 coupler, 30 reference cap, 32,216 mirror , 38 notification sound, 40 air layer, 41 coating layer, 42 substrate layer, 100, 100A, 100B measuring device, 102 light source, 104 spectroscopic measuring unit, 106 output unit, 108 operation unit, 110 arithmetic processing unit, 112 processor, 114 Main memory, 116 internal interface, 117 general-purpose interface, 118 network interface, 120 storage, 122 operating system, 124 measurement program, 126 detection result, 128 measurement result, 130 power supply unit, 132 battery, 134 communication unit, 136 communication processing unit, 150 buffer, 152 wave number conversion unit, 154 Fourier conversion unit, 156 peak search unit, 158 film thickness determination unit, 160 measurement reliability calculation unit, 162 output processing unit, 200, 200C, 200D, 200E, 200F, 200G, 200H, 200I, 200J, 200K, 200L, 200M probe, 200B high-performance probe, 202 light-receiving part, 204 light guide path, 210,212 attachment, 214,218 support member, 220,222 lens, 226 flexible part, 228 contact part, 230 rubber packing, 234 needles, 1060 display, 1062 measurements, 1064 status bar, 1066 numbers, 1068 indicators.

Claims (9)

サンプルに含まれる層の厚さである膜厚を測定する光学測定システムであって、
測定光を発生する光源と、
前記測定光を前記サンプルに照射して生じる反射光または透過光を観測光として受光する受光部と、
前記光源および前記受光部と光学的に接続され、任意の位置に配置可能なプローブと、
前記受光部による検出結果に基づいて算出される分光反射率または分光透過率から前記サンプルの膜厚を算出する膜厚算出部と、
前記膜厚算出部により算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出する信頼度算出部と
前記信頼度算出部により算出された測定信頼度を通知する出力部とを備え
前記出力部は、
前記測定信頼度の高さに対応した通知音の発生、
前記測定信頼度を示す光の出力、
前記測定信頼度の高さに応じた振動の発生、および
前記測定信頼度を示す画像の出力、のうち少なくとも1つを行う、光学測定システム。
An optical measurement system that measures the film thickness, which is the thickness of the layers contained in the sample.
A light source that generates measurement light and
A light receiving unit that receives the reflected light or transmitted light generated by irradiating the sample with the measurement light as observation light.
A probe that is optically connected to the light source and the light receiving portion and can be placed at an arbitrary position.
A film thickness calculation unit that calculates the film thickness of the sample from the spectral reflectance or spectral transmittance calculated based on the detection result by the light receiving unit, and the film thickness calculation unit.
A reliability calculation unit that calculates the measurement reliability, which indicates how appropriately the film thickness calculated by the film thickness calculation unit is measured .
It is equipped with an output unit that notifies the measurement reliability calculated by the reliability calculation unit .
The output unit is
Generation of notification sound corresponding to the high measurement reliability,
Light output indicating the measurement reliability,
The generation of vibration according to the high measurement reliability, and
An optical measurement system that outputs at least one of the images showing the measurement reliability .
前記測定信頼度が所定条件を満たす時点の膜厚を測定結果として決定する決定部をさらに備える、請求項に記載の光学測定システム。 The optical measurement system according to claim 1 , further comprising a determination unit for determining a film thickness at a time when the measurement reliability satisfies a predetermined condition as a measurement result. 前記膜厚算出部は、前記分光反射率または前記分光透過率を周波数変換して算出されるスペクトルに現れるピークに基づいて、前記サンプルの膜厚を算出し、
前記信頼度算出部は、前記スペクトルに現れるピークの大きさに基づいて、測定信頼度を算出する、請求項1または2に記載の光学測定システム。
The film film calculation unit calculates the film film of the sample based on the peak appearing in the spectrum calculated by frequency-converting the spectral reflectance or the spectral transmittance.
The optical measurement system according to claim 1 or 2 , wherein the reliability calculation unit calculates measurement reliability based on the magnitude of a peak appearing in the spectrum.
前記膜厚算出部は、分光反射率または分光透過率を示すモデルのパラメータを、前記観測光に基づいて算出される分光反射率または分光透過率と一致するように、フィッティングすることで、前記サンプルの膜厚を算出し、
前記信頼度算出部は、前記膜厚算出部により決定されたフィッティングの結果に基づいて、測定信頼度を算出する、請求項1~のいずれか1項に記載の光学測定システム。
The film thickness calculation unit fits the parameters of the model showing the spectral reflectance or the spectral transmittance so as to match the spectral reflectance or the spectral transmittance calculated based on the observed light, thereby fitting the sample. Calculate the film thickness of
The optical measurement system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the reliability calculation unit calculates measurement reliability based on a fitting result determined by the film thickness calculation unit.
前記プローブは、前記サンプルに応じて異なる種類に変更可能に構成されている、請求項1~のいずれか1項に記載の光学測定システム。 The optical measurement system according to any one of claims 1 to 4 , wherein the probe can be changed to a different type according to the sample. 少なくとも前記膜厚算出部および前記信頼度算出部は、前記プローブとは独立した筐体に実装されている、請求項1~のいずれか1項に記載の光学測定システム。 The optical measurement system according to any one of claims 1 to 5 , wherein at least the film thickness calculation unit and the reliability calculation unit are mounted in a housing independent of the probe. 少なくとも前記プローブ、前記光源および前記受光部は、単一の筐体に実装されている、請求項1~のいずれか1項に記載の光学測定システム。 The optical measurement system according to any one of claims 1 to 6 , wherein at least the probe, the light source, and the light receiving unit are mounted in a single housing. サンプルに含まれる層の厚さである膜厚を測定する光学測定方法であって、
任意の位置に配置可能なプローブを通じて、光源が発生した測定光を前記サンプルに照射するステップと、
前記測定光を前記サンプルに照射して生じる反射光または透過光を観測光として受光部で受光し、前記受光部による検出結果に基づいて算出される分光反射率または分光透過率から前記サンプルの膜厚を算出するステップと、
算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出するステップと
前記算出された測定信頼度を通知するステップとを備え
前記測定信頼度を通知するステップは、
前記測定信頼度の高さに対応した通知音の発生、
前記測定信頼度を示す光の出力、
前記測定信頼度の高さに応じた振動の発生、および
前記測定信頼度を示す画像の出力、のうち少なくとも1つを行うステップを含む、光学測定方法。
It is an optical measurement method that measures the film thickness, which is the thickness of the layer contained in the sample.
A step of irradiating the sample with the measurement light generated by the light source through a probe that can be placed at an arbitrary position.
The light receiving unit receives the reflected light or transmitted light generated by irradiating the sample with the measurement light as observation light, and the film of the sample is obtained from the spectral reflectance or the spectral transmittance calculated based on the detection result by the light receiving unit. Steps to calculate the thickness and
A step to calculate the measurement reliability, which indicates how appropriately the calculated film thickness is measured , and
A step of notifying the calculated measurement reliability is provided .
The step of notifying the measurement reliability is
Generation of notification sound corresponding to the high measurement reliability,
Light output indicating the measurement reliability,
The generation of vibration according to the high measurement reliability, and
An optical measurement method comprising the step of performing at least one of the output of an image indicating the measurement reliability .
サンプルに含まれる層の厚さである膜厚を測定する測定プログラムであって、コンピュータに、
任意の位置に配置可能なプローブを通じて、光源が発生した測定光を前記サンプルに照射したときに生じる反射光または透過光を受光して得られる検出結果に基づいて算出される分光反射率または分光透過率から、前記サンプルの膜厚を算出するステップと、
算出される膜厚がどの程度適切に測定されたものであるかを示す測定信頼度を算出するステップと
前記算出された測定信頼度を通知するステップとを実行させ
前記測定信頼度を通知するステップは、
前記測定信頼度の高さに対応した通知音の発生、
前記測定信頼度を示す光の出力、
前記測定信頼度の高さに応じた振動の発生、および
前記測定信頼度を示す画像の出力、のうち少なくとも1つを行うステップを含む、測定プログラム。
It is a measurement program that measures the film thickness, which is the thickness of the layer contained in the sample, and is applied to a computer.
Spectral reflectance or spectral transmittance calculated based on the detection result obtained by receiving the reflected light or transmitted light generated when the sample is irradiated with the measurement light generated by the light source through a probe that can be placed at an arbitrary position. The step of calculating the film thickness of the sample from the rate, and
A step to calculate the measurement reliability, which indicates how appropriately the calculated film thickness is measured , and
To execute the step of notifying the calculated measurement reliability ,
The step of notifying the measurement reliability is
Generation of notification sound corresponding to the high measurement reliability,
Light output indicating the measurement reliability,
The generation of vibration according to the high measurement reliability, and
A measurement program comprising the step of performing at least one of the output of an image indicating the measurement reliability .
JP2021506348A 2020-09-01 2020-09-01 Optical measurement system, optical measurement method and measurement program Active JP7055523B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022055889A JP2022088559A (en) 2020-09-01 2022-03-30 Optical measurement system, optical measurement method, and measurement program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/033072 WO2022049625A1 (en) 2020-09-01 2020-09-01 Optical measurement system, optical measurement method, and measurement program

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022055889A Division JP2022088559A (en) 2020-09-01 2022-03-30 Optical measurement system, optical measurement method, and measurement program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2022049625A1 JPWO2022049625A1 (en) 2022-03-10
JP7055523B1 true JP7055523B1 (en) 2022-04-18

Family

ID=80491742

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021506348A Active JP7055523B1 (en) 2020-09-01 2020-09-01 Optical measurement system, optical measurement method and measurement program
JP2022546314A Pending JPWO2022050231A1 (en) 2020-09-01 2021-08-30
JP2022055889A Pending JP2022088559A (en) 2020-09-01 2022-03-30 Optical measurement system, optical measurement method, and measurement program

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022546314A Pending JPWO2022050231A1 (en) 2020-09-01 2021-08-30
JP2022055889A Pending JP2022088559A (en) 2020-09-01 2022-03-30 Optical measurement system, optical measurement method, and measurement program

Country Status (5)

Country Link
JP (3) JP7055523B1 (en)
KR (2) KR20230056667A (en)
CN (2) CN116075685A (en)
TW (2) TW202215030A (en)
WO (2) WO2022049625A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006162513A (en) * 2004-12-09 2006-06-22 Ricoh Co Ltd Method and instrument for measuring film thickness
JP2011038968A (en) * 2009-08-17 2011-02-24 Yokogawa Electric Corp Film thickness measuring device
JP2016099221A (en) * 2014-11-21 2016-05-30 株式会社小野測器 Probe device, laser measurement device, and laser measurement system
US20190078871A1 (en) * 2017-09-12 2019-03-14 GM Global Technology Operations LLC Determining the thickness of a submicron carbon coating on a carbon-coated metal base plate using raman spectroscopy

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5343146A (en) 1992-10-05 1994-08-30 De Felsko Corporation Combination coating thickness gauge using a magnetic flux density sensor and an eddy current search coil
US5723791A (en) 1993-09-28 1998-03-03 Defelsko Corporation High resolution ultrasonic coating thickness gauge
US5742389A (en) * 1994-03-18 1998-04-21 Lucid Technologies Inc. Spectrophotometer and electro-optic module especially suitable for use therein
JPH07332916A (en) 1994-06-13 1995-12-22 Ket Kagaku Kenkyusho:Kk Film thickness meter
JP2004340589A (en) * 2003-05-13 2004-12-02 Fukui Masaya Fluorescence detecting method and fluorescence detector
JP4912687B2 (en) 2006-01-24 2012-04-11 株式会社リコー Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus
KR101001137B1 (en) 2008-07-31 2010-12-15 계문교 mold apparatus for forming concrete girder of bridge
US10228390B2 (en) * 2015-08-11 2019-03-12 Tektronix, Inc. Cable assembly with spine for instrument probe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006162513A (en) * 2004-12-09 2006-06-22 Ricoh Co Ltd Method and instrument for measuring film thickness
JP2011038968A (en) * 2009-08-17 2011-02-24 Yokogawa Electric Corp Film thickness measuring device
JP2016099221A (en) * 2014-11-21 2016-05-30 株式会社小野測器 Probe device, laser measurement device, and laser measurement system
US20190078871A1 (en) * 2017-09-12 2019-03-14 GM Global Technology Operations LLC Determining the thickness of a submicron carbon coating on a carbon-coated metal base plate using raman spectroscopy

Also Published As

Publication number Publication date
CN116075685A (en) 2023-05-05
WO2022049625A1 (en) 2022-03-10
TW202215030A (en) 2022-04-16
TW202214999A (en) 2022-04-16
CN116097070A (en) 2023-05-09
KR20230058376A (en) 2023-05-03
KR20230056667A (en) 2023-04-27
JP2022088559A (en) 2022-06-14
JPWO2022050231A1 (en) 2022-03-10
JPWO2022049625A1 (en) 2022-03-10
WO2022050231A1 (en) 2022-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5266787B2 (en) Film thickness measuring apparatus and method
JP5309359B2 (en) Film thickness measuring apparatus and film thickness measuring method
KR20130018553A (en) Film thickness measurement apparatus
US11774342B2 (en) Particulate matter sensors based on split beam self-mixing interferometry sensors
CN103543125B (en) All-optical gas detection method and device based on Michelson interference principle
JP2012521005A (en) Optical gauge and three-dimensional surface profile measuring method
JP2018084434A (en) Measurement device and measurement method
CN101413887A (en) Instrument for measuring refractive index fluctuation of optical fiber atmospheric turbulence
Maiorov et al. Experimental study of metrological characteristics of the automated interferometric system for measuring the surface shape of diffusely reflecting objects
JP2010002328A (en) Film thickness measuring instrument
CN108088810B (en) Humidity sensor based on terahertz plasma enhancement effect and system thereof
JP7055523B1 (en) Optical measurement system, optical measurement method and measurement program
CN103983609A (en) Transparent material refractive index and thickness measuring device and measuring method based on spectrum interference
JPWO2015072223A1 (en) Gloss evaluation method and gloss evaluation apparatus
JP2008275528A5 (en)
US20140209802A1 (en) Apparatus for acquiring information from object to be measured and aquiring method therefor
EP2998725A1 (en) Spectroscopic system and method
TWI292471B (en)
JP3885998B2 (en) Method for measuring refractive index of light scatterer
CN206803960U (en) The confocal line scanning device of white-light spectrum
Jia et al. Characterization of pulsed ultrasound using optical detection in Raman-Nath regime
JP4552609B2 (en) Subcutaneous fat thickness measuring method, subcutaneous fat thickness measuring apparatus, program, and recording medium
TW200936982A (en) Method and apparatus for measuring the thickness of object
CN210221371U (en) Micro-pressure measuring device based on Michelson interference principle
CN105043245B (en) A kind of contrast anti-interference planar reflector laser interference instrument and scaling method and measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210204

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210204

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: 20220315

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220330

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7055523

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150