KR20140034694A

KR20140034694A - 막 두께 측정 방법 및 막 두께 측정 장치

Info

Publication number: KR20140034694A
Application number: KR1020130107128A
Authority: KR
Inventors: 구니카즈 다구치; 소우타 오카모토
Original assignee: 오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-03-20
Also published as: TW201414983A; JP6363819B2; KR101908739B1; TWI603053B; JP2014055780A

Abstract

본 발명의 과제는 시료에 복수의 막이 포함되는 경우에도 용이하고 또한 정확하게 막 두께의 계산 결과를 얻을 수 있는 막 두께 계측 방법 및 막 두께 계측 장치를 제공하는 것이다.
광의 투과율에 차이가 있는 제1 파장 영역 및 제2 파장 영역을 갖고, 제1 파장 영역 쪽이 제2 파장 영역보다도 광의 투과율이 낮은 기준막과, 기준막의 일방측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막과, 기준막의 타방측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막을 포함하는 시료를 사용하여, 각 측정 대상막의 두께를 계측하는 막 두께 계측 방법으로서, 시료에 의한 광의 반사율 스펙트럼을 제1 파장 영역의 일부 또는 전부 및 제2 파장 영역의 일부 또는 전부에서 측정하고, 제1 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 일방측에 형성된 각 측정 대상막의 두께를 계산하고, 상기 일방측에 형성된 각 측정 대상막의 두께와 제2 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 타방측에 형성되는 각 막의 두께를 계산한다.

Description

막 두께 측정 방법 및 막 두께 측정 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING THICKNESS OF FILM}

본 발명은 막 두께 측정 방법 및 막 두께 측정 장치에 관한 것으로, 특히 시료에 조사한 광의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 시료에 포함되는 막의 두께를 계산하는 막 두께 측정 방법 및 막 두께 측정 장치에 관한 것이다.

복수의 막이 적층된 시료에 백색광을 조사하면, 각 막 계면에서 반사된 광이 서로 간섭한다. 그리고, 이 간섭의 파장 의존성을 관측함으로써, 각 막의 두께를 얻을 수 있다. 구체적으로는, FFT(First Fourier Transform)나 커브 피팅 등의 방법이 적절히 선택되고, 조사한 광의 반사율 스펙트럼으로부터 개개의 막 두께가 계산된다. 예를 들어, 비교적 두꺼운 막의 계측에서는 FFT가 사용되고, 이 방법에서는 실반사율 스펙트럼에 소정의 좌표 변환을 실시해서 얻어지는 파형에 FFT를 사용한 파장 해석이 실시되고, 그 피크 파장으로부터 막 두께가 얻어진다. 또한, 비교적 얇은 막의 계측에서는 커브 피팅이 사용되고, 이 방법에서는 파라미터를 포함하여 표현된 반사율 스펙트럼의 이론식을 최소 제곱법 등의 방법을 사용하여 실반사율 스펙트럼에 피팅시킴으로써, 이론 스펙트럼을 실스펙트럼에 일치 또는 근사시키는 파라미터가 얻어진다. 그리고, 이 파라미터로부터 막 두께가 얻어진다.

FFT를 사용하는 방법에서는, 시료에 복수의 막이 포함되면, 각 막의 두께에 대응해서 복수의 피크 파장이 얻어지지만, 어느 피크 파장이 어느 막의 두께에 대응하는지를 특정하기가 곤란해진다. 또한, 한정된 파장 범위 및 해상도의 실반사율 스펙트럼으로부터 한번의 FFT에 의해 많은 막의 두께를 계산하고자 하면, 계산 오차도 무시할 수 없게 된다. 또한, 커브 피팅을 사용하는 방법에서도, 시료에 복수의 막이 포함되면 실반사율 스펙트럼이 복잡한 형상으로 되어, 그 결과, 충분한 정밀도의 계산 결과를 얻는 것이 곤란해진다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 시료에 복수의 막이 포함되는 경우이더라도 용이하면서 또한 정확하게 막 두께의 계산 결과를 얻을 수 있는 막 두께 계측 방법 및 막 두께 계측 장치를 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 막 두께 계측 방법은 광의 투과율에 차이가 있는 제1 파장 영역 및 제2 파장 영역을 갖고, 상기 제1 파장 영역 쪽이 상기 제2 파장 영역보다도 광의 투과율이 낮은 기준막과, 상기 기준막의 일방(一方)측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막과, 상기 기준막의 타방(他方)측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막을 포함하는 시료를 사용하여, 상기 각 측정 대상막의 두께를 계측하는 막 두께 계측 방법으로서, 상기 시료에 상기 일방측으로부터 광을 조사하는 조사 스텝과, 상기 시료에 의한 상기 광의 반사율 스펙트럼을 상기 제1 파장 영역의 일부 또는 전부 및 상기 제2 파장 영역의 일부 또는 전부에서 측정하는 측정 스텝과, 상기 제1 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께를 계산하는 제1 계산 스텝과, 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께와, 적어도 상기 제2 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 타방측에 형성되는 상기 각 막의 두께를 계산하는 제2 계산 스텝을 포함한다.

여기서, 상기 제1 파장 영역 및 상기 제2 파장 영역은 인접하는 파장 영역이어도 되고, 그러한 경계는 광의 투과율의 변화에 기초하여 결정되어도 된다.

또한, 상기 제2 계산 스텝은 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께를 상기 제1 계산 스텝에서 계산된 값으로 하여도 되고, 상기 타방측에 형성되는 상기 각 막의 두께를 미지(未知)의 파라미터로 하는 이론 반사율 스펙트럼을, 상기 측정 스텝에 의해 측정되는 반사율 스펙트럼에 피팅시킴으로써, 상기 미지의 파라미터를 산출하여도 된다.

또한, 상기 제1 계산 스텝은 상기 제1 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여 얻어지는 파형의 파장 해석을 행함과 함께, 해석에 의해 얻어지는 파장 성분에 기초하여 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 막 두께를 결정하고, 상기 제2 계산 스텝은 상기 제2 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여 얻어지는 파형의 파장 해석을 행하고, 해석에 의해 얻어지는 파장 성분 중, 상기 제1 계산 스텝에서 얻어지는 것 이외에 기초하여, 상기 타방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 막 두께를 결정하여도 된다.

또한, 본 발명에 따른 막 두께 계측 장치는 광의 투과율에 차이가 있는 제1 파장 영역 및 제2 파장 영역을 갖고, 상기 제1 파장 영역 쪽이 상기 제2 파장 영역보다도 광의 투과율이 낮은 기준막과, 상기 기준막의 일방측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막과, 상기 기준막의 타방측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막을 포함하는 시료를 사용하여, 상기 각 측정 대상막의 두께를 계측하는 막 두께 계측 장치로서, 상기 시료에 상기 일방측으로부터 광을 조사하는 조사 수단과, 상기 시료에 의한 상기 광의 반사율 스펙트럼을 상기 제1 파장 영역의 일부 또는 전부 및 상기 제2 파장 영역의 일부 또는 전부에서 측정하는 측정 수단과, 상기 제1 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께를 계산함과 함께, 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께와, 적어도 상기 제2 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 타방측에 형성되는 상기 각 막의 두께를 계산하는 계산 수단을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 막 두께 계측 장치의 구성도.
도 2는 파장 영역의 차이에 의해 광의 반사에 차이가 발생하는 모습을 설명하는 도면.
도 3은 반사율 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 기준막의 투과율의 파장 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 막 두께 계측 장치의 동작 흐름도.
도 6은 반사율 스펙트럼의 다른 예를 나타내는 도면.
도 7은 FFT에 의한 해석 결과의 예를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 막 두께 측정 장치(10)의 구성도이며, 도 1에 나타내는 막 두께 측정 장치(10)의 설명을 통해서, 본 발명에 따른 막 두께 측정 장치 및 방법의 일 형태를 설명한다.

도 1에 나타내는 막 두께 측정 장치(10)는 시료(1)에 조사하는 광을 생성하는 광원(12)과, 시료(1)로부터의 반사광의 스펙트럼을 측정하는 분광기(14)와, CPU 등의 연산 수단을 포함하는 연산부(16)와, 텐키(ten key) 등의 입력 수단을 포함하는 조작부(18)와, FPD(Flat Panel Display) 등의 표시 수단을 포함하는 표시부(20)를 구비하고 있다. 연산 수단(16), 조작부(18) 및 표시부(20)로서는 공지된 퍼스널 컴퓨터를 사용하여도 된다.

광원(12)으로서는, 넓은 파장 범위에서 출력 특성이 평탄한 백색 광원이 적합하며, 중수소 램프나 텅스텐 램프 등을 채용하여도 된다. 광원(12)으로부터 출사되는 광은 Y형 광 화이버(22)를 통하여 상기 Y형 광 화이버(22)의 선단부에 설치된 프로브(24)에까지 유도된다. Y형 화이버(22)는 그 기단부측이 Y자 형상으로 두갈래로 나뉜 광 화이버이며, 각 분지 화이버(22a, 22b)로부터 입사되는 광을 1개의 광으로 결합하여 선단으로부터 출사함과 함께, 선단으로부터 입사되는 광을 2개의 광으로 분리하여 각 분지 화이버(22a, 22b)로부터 출사하는 기능을 갖는다.

광원(12)은 Y형 광 화이버(22)의 한쪽의 분지 화이버(22a)에 결합되어 있으며, 광원(12)으로부터의 광은 Y형 광 화이버(22)의 선단에 설치된 프로브(24)로부터 출사하여, 시료(1)에 대하여 수직으로 조사된다. 또한, 시료(1)로부터의 반사광은 프로브(24)로부터 Y형 광 화이버(22)에 입사하여, Y형 광 화이버(22)의 다른 쪽의 분지 화이버(22b)에 결합된 분광기(14)로 유도된다. 또한, 광원(12)으로부터의 광을 시료(1)로 유도하는 광학계 및 시료(1)로부터의 반사광을 분광기(14)로 유도하는 광학계는, 전술한 Y형 광 화이버(22)에 한정되지 않고, 다양한 광학계가 채용되어도 되는 것은 물론이다.

분광기(14)에서는, 시료(1)로부터의 반사광의 스펙트럼을 측정하여, 그것을 연산부(16)에 출력한다. 연산부(16)는 분광기(14)로부터 출력되는 반사광의 스펙트럼을 기지(旣知)의 입사광의 스펙트럼으로 제산하여 반사율의 스펙트럼을 구한다. 그리고, 이 반사율의 스펙트럼에 기초하여, 시료(1)에 형성된 각 박막의 막 두께를 산출한다.

여기서, 시료(1)로서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 기준막(1c)의 일방측에 측정 대상막(1a)이 형성되고, 타방측에도 측정 대상막(1b)이 형성되어 있는 것이 사용된다. 여기서, 기준막(1c)은 광의 투과율에 차이가 있는 제1 파장 영역 및 제2 파장 영역을 갖고 있다. 구체적으로는, 제1 파장 영역 쪽이 제2 파장 영역보다도 광의 투과율이 낮고, 여기에서는 제1 파장 영역에서의 광의 투과율은 충분히 작아서 불투명으로 간주할 수 있다. 또한, 제2 파장 영역에서의 광의 투과율은 충분히 크고, 투명 또는 반투명으로 간주할 수 있다. 이러한 기준막의 예로서는, PET(폴리에틸렌·테레프탈레이트) 필름을 사용할 수 있다. PET 필름은 소정 파장 (약 330nm) 이하의 광에 대하여, 거의 불투명으로 되는 성질을 갖는 것이 알려져 있어서 기준막(1c)으로서 적합하지만, 물론 본 발명에 따른 기준막(1c)은 PET 필름에 한정되지 않고, 다른 종류의 수지, 반도체, 유리, 사파이어, 석영 등의 다른 재료를 사용하여 형성된 막이어도 된다.

이하에서는, 기준막(1c)으로서 0.1mm의 PET 필름이 사용되고, 그 표면측의 면에 측정 대상막(1a)으로서 투명 전극막 ITO가 형성되고, 이면측의 면에 측정 대상막(1b)으로서 반사 방지막 SiO₂가 형성된 것을 시료(1)의 예로서 다룬다.

전술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 제1 파장 영역에서 기준막(1c)의 투과율은 충분히 작으므로, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 시료(1)에 대하여 표면측으로부터 입사한 광은, 표면측에 형성된 박막(1a)의 표리(분위기층과 표면측 박막의 계면, 표면측의 박막과 기준막의 계면)에서 반사하지만, PET 등의 기준막(1c)에 진입한 광은 상기 기준막(1c)에서 흡수된다. 이로 인해, 이면측에 형성된 박막(1b)의 표리에서의 반사광은 표면측에서 관측되지 않는다.

한편, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제2 파장 영역에서는 시료(1)에 대하여 표면측으로부터 입사한 광은 표면측에 형성된 박막(1a)의 표리(분위기층과 표면측 박막의 계면, 표면측의 박막과 기준막의 계면)에서 반사된다. 또한, 표면측으로부터 입사한 광의 일부는 PET 등의 기준막(1c)을 투과하고, 이면측에 형성된 박막(1b)의 표리(이면측의 박막과 기준막의 계면, 분위기층과 이면측 박막의 계면)에서 반사된다.

즉, 반사율 스펙트럼 중, 제1 파장 영역 내의 스펙트럼은 표면측의 박막 구조만을 반영한 것으로 되어 있어, 제2 파장 영역 내의 스펙트럼은 표면측 및 이면측의 양쪽 박막 구조를 반영한 것으로 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 연산부(16)에서, 먼저 제1 파장 영역 내의 반사율 스펙트럼만을 사용하여 표면측의 박막(1a)의 광학막 두께를 계산한다. 그리고, 그것을 기지의 박막(1a)의 굴절률로 제산함으로써 막 두께를 얻는다. 또한, 여기에서는 시료(1)에 형성되는 각 막(1a 내지 1c)의 재질 및 굴절률은 모두 기지인 것으로 한다.

그 후, 연산부(16)에서는 제2 파장 영역 내의 반사율 스펙트럼 외에, 먼저 계산한 표면측의 박막(1a)의 막 두께도 고려하여, 이면측의 박막(1b)의 광학막 두께를 계산한다. 그리고, 그것을 기지의 박막(1b)의 굴절률로 제산함으로써 막 두께를 얻는다.

도 3은 시료(1)에 대한 계측에 의해 얻어지는 반사율 스펙트럼의 일례이다. 또한, 도 4는 시료(1)에 포함되는 기준막(1c)의 투과율의 파장 특성을 나타내는 도면이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 시료(1)에 포함되는 기준막(1c)은 제1 파장 영역 A 및 제2 파장 영역 B의 경계인 파장 X에서 투과율이 크게 상승하고 있어, X 이상의 파장 영역(제2 파장 영역 B)에서는 기준막은 투명 또는 반투명으로 간주할 수 있다. 한편, X 미만의 파장 영역(제1 파장 영역 A)에서는 기준막(1c)의 투과율은 충분히 작아서 불투명으로 간주할 수 있다.

이에 본 실시 형태에서는, 도 3에 나타내는 반사율 스펙트럼에서, X 미만의 파장 영역(제1 파장 영역 A)에 속하는 반사율 스펙트럼만을 사용하여, 커브 피팅의 방법에 의해, 표면측에 형성된 박막(1a)의 막 두께를 계산하고 있다. 구체적으로는, 반사율 스펙트럼의 이론식에서, 표면측의 박막(1a)의 막 두께를 미지의 파라미터로 하고, 반사율 스펙트럼의 이론 커브가 도 3에 나타내는 제1 파장 영역 A에 속하는 반사율 스펙트럼의 커브에 일치하도록, 미지의 파라미터를 산출한다. 이 계산은, 예를 들어 최소 제곱법 등의 공지된 방법에 의해 용이하게 실현할 수 있다. 이에 의해, 박막(1a)의 두께를 얻을 수 있다. 예를 들어, n층을 포함하는 다층막(n>3)의 반사율 스펙트럼의 이론식을 미리 준비해 두고, 제1 층(박막(1a))의 막 두께를 미지의 파라미터로 설정하고, 제2 층(기준막(1c))의 막 두께를, 기지이면 실제의 막 두께 또는 미지이면 적당한 값(예를 들어 0.1mm)로 설정하고, 제3 층(박막(1b))의 막 두께를 적당한 값(예를 들어 100nm)로 설정한다. 제4 층 이후는 공기층(분위기층)으로서 적당한 막 두께의 값(예를 들어 100mm)을 설정한다. 또한, 각 층의 굴절률 및 소쇠 계수는 그 재료에 따라서 선택되는 기지의 파장의 함수이다. 제1 파장 영역 A에서는 기준막(1c)은 실질적으로 불투명하며, 그 소쇠 계수는 충분히 큰 값으로 된다. 이로 인해, 반사율 스펙트럼의 이론식은, 실질적으로는 제3 층보다 아래의 층의 물리 파라미터에 의존하지 않는다. 그리고, 이 이론식이 나타내는 커브가 도 3에 나타내는 제1 파장 영역 A에 속하는 반사율 스펙트럼의 커브에 일치하도록 미지의 파라미터를 산출함으로써, 박막(1a)의 막 두께를 얻을 수 있다. 또한, 다층막의 반사율 스펙트럼의 이론식은 현재까지 많은 종류가 이미 공지되어 있어, 어느 것을 사용해도 된다.

그 후, 얻어진 박막(1a)의 막 두께 및 X 이상의 파장 영역(제2 파장 영역 B)에 속하는 반사율 스펙트럼을 사용하여, 커브 피팅의 방법에 의해, 이면측에 형성된 박막(1b)의 막 두께를 계산한다. 구체적으로는, 반사율 스펙트럼의 이론식에서 표면측의 박막(1a)의 막 두께를 기지의 파라미터로 하고, 이미 얻어진 막 두께의 값을 채용하여 이면측의 박막(1b)의 막 두께를 미지의 파라미터로 한다. 그리고, 반사율 스펙트럼의 이론 커브가 도 3에 나타내는 제2 파장 영역 B에 속하는 반사율 스펙트럼의 커브에 일치하도록 미지의 파라미터를 산출한다. 또한, 제2 파장 영역 B에 속하는 반사율 스펙트럼의 커브 외에, 제1 파장 영역 A의 일부 또는 전부에 속하는 반사율 스펙트럼의 커브에도 일치하도록 미지의 파라미터를 산출해도 된다. 이에 의해, 박막(1b)의 두께를 얻을 수 있다. 이 계산도, 예를 들어 최소 제곱법 등의 공지된 방법에 의해 용이하게 실현할 수 있다. 전술한 n층을 포함하는 다층막(n>3)의 반사율 스펙트럼의 이론식을 사용하는 경우, 제1 층(박막(1a))의 막 두께를 이미 얻어진 값으로 변경하고, 제3 층(박막(1b))의 막 두께를 미지의 파라미터로 변경하여도 된다. 그 밖의 물리 파라미터는 동일한 그대로이어도 된다. 또한, 연산부(16)에는 조작부(18)를 사용하여 유저가 제1 파장 영역 A 및 제2 파장 영역 B의 경계의 값 X를 입력하여도 된다. 혹은, 연산부(16)는 기준막(1c)의 투과율의 파장 특성을 참조하여, 투과율이 제1 소정값 이하인 영역을 제1 파장 영역 A로 하고, 투과율이 제2 소정값 이상인 영역을 제2 파장 영역 B로 하고, 자동으로 선정해도 좋다. 또한, 제1 파장 영역 A 및 제2 파장 영역 B는 연속하는 영역일 필요는 없고, 서로 이격된 영역이어도 좋다.

도 5는 본 막 두께 측정 장치(10)의 동작 흐름도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 우선 시료(1)의 반사율 스펙트럼을 제1 파장 영역 A 및 제2 파장 영역 B의 양쪽을 포함하는 광범위한 파장 영역에서 측정한다(S101). 구체적으로는, 연산부(16)는 광원(12)을 제어하여 시료(1)에 백색광을 조사하고, 분광기(14)는 반사광의 스펙트럼을 계측한다. 또한, 연산부(16)는 반사광의 스펙트럼을 입사광의 스펙트럼으로 제산함으로써, 반사율 스펙트럼을 계산한다.

이어서, S101에서 얻어진 반사율 스펙트럼 중, 제1 파장 영역 A의 부분을 잘라낸다(S102). 그리고, 잘라낸 제1 파장 영역 A의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 표면측의 박막(1a)의 두께를 커브 피팅의 방법에 의해 계산한다(S103).

또한, S101에서 얻어진 반사율 스펙트럼 중, 제2 파장 영역 B의 부분을 잘라낸다(S104). 그리고, 제2 파장 영역 B의 반사율 스펙트럼 및 S103에서 얻어진 표면측의 박막(1a)의 두께에 기초하여, 커브 피팅의 방법에 의해 이면측의 박막(1b)의 두께를 계산한다(S105). 그 후, S103에서 얻어진 표면측의 박막(1a)의 두께 및 S105에서 얻어진 이면측의 박막(1b)의 두께를 표시부(20)에 의해 표시시킨다(S106).

이상에서 설명한 막 두께 측정 장치(10)에 의하면, 표면측의 박막(1a)의 두께를 제1 파장 영역 A에서의 반사율 스펙트럼을 사용하여 산출하고, 그 계산 결과 및 제2 파장 영역 B에서의 반사율 스펙트럼을 사용하여, 이면측의 박막(1b)의 두께를 산출한다. 그 결과, 기준막(1c)의 투과율의 파장 특성을 고려하면서, 광범위한 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 박막(1a 및 1b)의 막 두께를 한번에 계산하는 것에 비해, 충분한 정밀도의 막 두께의 계산 결과를 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변형 실시가 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 기준막(1c)의 표리에 형성된 2개의 박막(1a, 1b)의 두께를 계산하는 경우 뿐만 아니라, 기준막(1c)의 표면측 및 이면측 중 적어도 어느 한쪽에 2 이상의 박막이 형성되어 있는 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 예를 들어, PET 필름을 기준막으로 하고, 그 표면측에 접착 용이층 및 투명 전극층 ITO의 2층이 형성되고, 그 이면측에 접착 용이층 및 반사 방지막 SiO₂의 2층이 형성되어 있는 시료에 대해서도, 본 발명은 마찬가지로 적용할 수 있다. 이 경우, 기준막이 불투명으로 되는 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼을 사용하여, 커브 피팅의 방법에 의해 표면측의 접착 용이층 및 투명 전극층 ITO의 막 두께를 계산한다. 그 후, 그 계산 결과(표면측의 접착 용이층 및 투명 전극층 ITO의 막 두께) 및 적어도 기준막이 투명 또는 불투명으로 되는 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼을 사용하여, 커브 피팅의 방법에 의해 이면측의 접착 용이층 및 반사 방지막 SiO₂의 막 두께를 계산한다. 이와 같이, 기준막의 표면측 또는 이면측 중 적어도 어느 한쪽에 2 이상의 박막이 형성되어 있는 경우에도, 본 발명은 마찬가지로 적용할 수 있다.

또한, 이상의 설명에서는 반사율 스펙트럼으로부터 막 두께를 얻는데 커브 피팅의 방법을 사용했지만, 다른 계산 방법을 사용해도 좋다. 예를 들어, 기준막이 불투명으로 되는 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼이나, 투명 또는 반투명으로 되는 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 피크 및 밸리가 명료하게 나타나 있는 경우에는, 커브 피팅의 방법에 의하지 않고, 피크 밸리법이나 FFT법을 사용할 수 있다.

예를 들어, PET 필름을 기준막으로 하고, 그 표면측 및 이면측에 비교적 막 두께가 큰 하드 코팅막이 형성되어 있는 시료에 대한 반사율 스펙트럼에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, X 미만의 파장 영역인 제1 파장 영역 A에서도, X 이상의 파장 영역인 제2 파장 영역 B에서도, 충분한 수의 피크 및 밸리가 포함된다. 이러한 경우, 도 7에서 파선으로 나타내어져 있는 바와 같이, 우선 제1 파장 영역 A의 반사율 스펙트럼을 사용하여 FFT 파워값의 커브를 얻고, 그 피크로부터 광학막 두께의 값 Q를 얻는다. 이 값 Q는 표면측에 형성된 하드 코팅막의 광학막 두께라고 판단할 수 있다. 이어서, 도 7에서 실선으로 나타내어져 있는 바와 같이, 제2 파장 영역 B의 반사율 스펙트럼을 사용하여 FFT 파워값의 커브를 얻고, 그 피크로부터 광학막 두께의 값 P 및 Q(또는 Q에 가까운 값)를 얻는다. 이 경우, 2개의 광학막 두께의 값 P 및 Q가 얻어지지만, 이 중 표면측에 형성된 하드 코팅막의 광학막 두께라고 판단된 값 Q과 동일하거나, 혹은 가장 가까운 값을 무시하고, 남은 값 P를 이면측에 형성된 하드 코팅막의 광학막 두께라고 판단한다. 또한, 제2 파장 영역 B의 반사율 스펙트럼을 사용하여 FFT 파워값의 커브를 얻는 경우, 광학막 두께의 값 P에 대응하는 파형은 제1 파장 영역 A에 포함되지 않는 점에서, 제2 파장 영역 B의 반사율 스펙트럼만을 사용하고, 제1 파장 영역 A의 반사율 스펙트럼을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이, 다른 계산 방법을 사용하여 반사율 스펙트럼으로부터 막 두께를 얻는 경우에도, 본 발명은 마찬가지로 적용할 수 있다.

10 : 막 두께 계측 장치
12 : 광원
14 : 분광기
16 : 연산부
18 : 조작부
20 : 표시부
22 : Y형 광 화이버
24 : 프로브
A : 제1 파장 영역
B : 제2 파장 영역

Claims

광의 투과율에 차이가 있는 제1 파장 영역 및 제2 파장 영역을 갖고, 상기 제1 파장 영역 쪽이 상기 제2 파장 영역보다도 광의 투과율이 낮은 기준막과, 상기 기준막의 일방(一方)측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막과, 상기 기준막의 타방(他方)측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막을 포함하는 시료를 사용하여, 상기 각 측정 대상막의 두께를 계측하는 막 두께 계측 방법으로서,
상기 시료에 상기 일방측으로부터 광을 조사하는 조사 스텝과,
상기 시료에 의한 상기 광의 반사율 스펙트럼을 상기 제1 파장 영역의 일부 또는 전부 및 상기 제2 파장 영역의 일부 또는 전부에서 측정하는 측정 스텝과,
상기 제1 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께를 계산하는 제1 계산 스텝과,
상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께와, 적어도 상기 제2 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 타방측에 형성되는 상기 각 막의 두께를 계산하는 제2 계산 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 두께 계측 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 파장 영역 및 상기 제2 파장 영역은 인접하는 파장 영역이며, 그들의 경계는 광의 투과율의 변화에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 막 두께 계측 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 계산 스텝은 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께를 상기 제1 계산 스텝에서 계산된 값으로 하고, 상기 타방측에 형성되는 상기 각 막의 두께를 미지의 파라미터로 하는 이론 반사율 스펙트럼을, 상기 측정 스텝에 의해 측정되는 반사율 스펙트럼에 피팅시킴으로써, 상기 미지의 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 막 두께 계측 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 계산 스텝은 상기 제1 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여 얻어지는 파형의 파장 해석을 행함과 함께, 해석에 의해 얻어지는 파장 성분에 기초하여, 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 막 두께를 결정하고,
상기 제2 계산 스텝은 상기 제2 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여 얻어지는 파형의 파장 해석을 행하고, 해석에 의해 얻어지는 파장 성분 중, 상기 제1 계산 스텝에서 얻어지는 것 이외에 기초하여, 상기 타방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 막 두께를 결정하는 것을 특징으로 하는 막 두께 계측 방법.
광의 투과율에 차이가 있는 제1 파장 영역 및 제2 파장 영역을 갖고, 상기 제1 파장 영역 쪽이 상기 제2 파장 영역보다도 광의 투과율이 낮은 기준막과, 상기 기준막의 일방측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막과, 상기 기준막의 타방측에 형성된 1개 또는 복수의 측정 대상막을 포함하는 시료를 사용하여, 상기 각 측정 대상막의 두께를 계측하는 막 두께 계측 장치로서,
상기 시료에 상기 일방측으로부터 광을 조사하는 조사 수단과,
상기 시료에 의한 상기 광의 반사율 스펙트럼을 상기 제1 파장 영역의 일부 또는 전부 및 상기 제2 파장 영역의 일부 또는 전부에서 측정하는 측정 수단과,
상기 제1 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께를 계산함과 함께, 상기 일방측에 형성된 상기 각 측정 대상막의 두께와, 적어도 상기 제2 파장 영역에서의 반사율 스펙트럼에 기초하여, 상기 타방측에 형성되는 상기 각 막의 두께를 계산하는 계산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 두께 계측 장치.