Ϊ275772 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種測定如同形成於半導體基板或液晶顯 示裝置用玻璃基板等之基板上之透明薄膜般，特別是如同 彩色遽光片般選擇性透過特定波長區域之光的透明薄膜之 膜厚的膜厚測定方法以及裝置。 【先前技術】 先前，例如於曰本專利公開平6_24962〇號公報（1994年） 中提出有使用光干擾法測定形成於如上述般之基板上的光 阻膜或氧切膜等之極薄之透明薄膜之膜厚的技術。於使 =干擾法之臈厚測定中，於形成有膜厚為特定值d之透明 缚膜的基板光得以人射之條件下，預先以計算求出藉由該 透明薄膜之光干擾而規定之分光反射率。此時，關於於固 定膜厚範圍以等間距設定之膜厚，則係將求得分光反射率 者作為複數個理論分光反射率而記憶於記憶體等之記憶裝 —繼而’將光照料形成有敎對象之透明薄膜之基板， =分=將自基板所反射之反射光分光從而實測分光反 出該實測分光反射率與上述複數個理論分 光反射率之差值，藉由务' 田 先刚小所周知的曲線擬合法求得該 差值為敢小的膜厚值，开 之透明__厚。所Μ⑼厚值料測定對象 [發明所欲解決之問題] 近年來隨著數位照相機或附帶照相機之行動電話的迅速 97436.doc Ϊ275772 g及，衫色CCD之需求不斷增大。於彩色cCD之製造步驟 中，於矽晶圓上以矩陣狀貼附RGB3&之彩色濾光片。又， 於放映機中使用於液晶玻璃基板上形成彩色慮光片者。於 ^種基板上形成彩色濾光片之步驟中，嚴密管理濾光片膜 ^係較為重要，且要求正確敎彩色濾光片之膜厚。然而， 彩色據光片僅透過特定波長區域之光，例如於綠色滤光片 If开/日^僅透過大概48〇 nm〜6〇〇⑽之波長區域的光。圖9 係表不衫色遽m透光特性之圖。而將光照射至於基板 上形成具有同圖所示般之透光特性的彩㈣光片之試料時 所獲得之分光反射率（對於波長之反射率之分佈）則成為如 圖10所示般。再者’於圖10中以實線表示自形成有彩色滤 光片之基板所獲得之分光反射率，替代彩色遽光片對於所 有的可視光區域之光為參考於基板上形成透明薄膜（即無 色之透明薄膜）時的分光反射率則以虛線表示。 如圖10所不’於無色之透明薄膜之情形時，於滿足薄膜 之干擾條件2“ηλ⑽整數，λ為波長)之波長λ處之反射率 的峰值會週期性㈣，而於彩色遽光片之情形時，則僅於 透過光之波長區域出現反射率分佈之峰穀。即，將光照射 至於基板上形成有選擇性透過特定波長區域之光的彩色濟 光片之試料產生光干擾之波長區域當隸定於該特定之 波長區域。 隨之，由於於藉由舒擾法敎形成於基板上 光月的膜厚時，敎波長區域限❹可產生透光之特錢 長區域，故而敎之可靠性將難免降低。並且如圖9所示， 97436.doc 1275772 彩色濾光片之分光透過率（對於波長之透過率之分佈）並非 表示為矩形波形而是表示為台形狀波形。即，即使於產生 透光的特定波長區域中，於其之邊界附近透過率亦會類比 性變化。因此，於透過率分佈之傾斜部的波長區域中反射 率會變得低於理論值，故而若將該波長區域包含於測定波 長區域則膜厚測定之可靠性將明顯降低。 為此，雖亦可考慮僅將去除於透過率分佈中之傾斜部之 波長區域的波長範圍，即僅將於如圖9之透過率分佈中之峰 頂平坦部之波長區域設為測定波長區域，藉此提高測定精 度，然而該情形時測定波長區域之寬度變得非常狹窄為4〇 nm至50 nm ’因此擔心由此種情況造成測定可靠性之降低。 特別是Wit光片之膜厚越薄反射率分佈之波形越會變成 低周波波形，&而會產生若測定波長區域之寬度變得較窄 則膜厚測定自身將難以進行之問題。 本發明«於上述課題開發而成者，其目的在於提供一 種即使如彩色滤光片般選擇性透過特定波長區域之光的透 明薄膜亦可正確測定其膜厚之膜厚測定技術。 【發明内容】 為解決上述課題，請求们之發明係自將光照射至於基板 上形成有透明薄膜之試料而獲得之分光反射率測定上述透 明薄膜之膜厚的膜厚測定方法，丨包含：分光透過率取得 ㈣，其取得上述透明薄膜之分光透過率；分光反射率測 定步驟’其將光照射至上述試料’並將自上述試料所反射 之反射光分光從而實測分光反射率；校正步驟，其藉由上 97436.doc 1275772 述分光透過率校正預先得以算定作為於基板上形成具有特 定膜厚之透明薄膜之試料的分光反射率之理論分光反射 率；以及膜厚算出步驟，其比較於上述校正步驟中得以校 …丁 "、々、丄地刀尤反射率測定步驟 中得以測定之實測分紐射率，㈣算出；収對象之透明 薄膜之膜厚。 又明求項2之發明，係言f求項J之發明之膜厚測定方法， =於上述膜厚算出步驟中附加對應於上述分光透過率之重 "並比，上述;^正後理論分光反射率與上述實測分光反 射率從而算出測定對象之透明薄臈之膜厚。 之膜厚 之特定 步驟中 、3 $項3之♦明’係請求項1或請求項2之發明 測定方法，其進而包含選定具有於上述分光透過率 臨限值以上之透過率的波長區域作為上述膜厚算出 之測定波長區域之步驟。 透明薄膜之發明，係自將光照射至於基板上形成有 逍月潯膜之试料而獲得之八 鏝侍之刀先反射率測定上述透明薄膜之 :=厚測定方法，其包含:分光透過率取得步二、其 :二透明薄臈之分光透過率；分光反射率測定步驟， 其將先恥射於上述試料，並 分光從而㈣分歧射率.卩相料収射之反射光 過率t μ 射率，权正步驟，其藉由上述分光透 又述分光反射率測定步驟中所測定之實測分光 反射率；以及膜厚算出步驟 “J刀光 具有特㈣厚之透㈣I 1作為於基板上形成有 管6 彡月相之試料的A光反射率而預先得以 之里卿刀光反射率與於上述校正步驟中得以校正之校 97436.doc 1275772 後實測分光反射率，算出測定對象之透明薄膜之膜厚。 明^晴求項5之發明’係自將光照射至於基板上形成有透 的專=試料而獲得之分光反射率測定上述透明薄膜之膜 ^=厚測定裝置，其包含：第1記憶機構，其記憶上述透 缚：之分光透過率；第2記憶機構，其記憶理論分光反射 I透::τ光反射率作為於基板上形成有具有特定膜厚 ^:溥膜之試料的分光反射率而預先得以光源， 自、射至測定對象之試料；分光反射率測定機構，其 =源照射光，且將藉由測定對象之試料而反射之反 ==而測定分光反射率；校正機構，其藉由上述分 2=校正上述理論分光反射率；以及膜厚算出機構， 較於上述校正機構中得以校正之校正後理論分光反射 =由二分光反射率測定機構而得以測定之實測分光 、…從而异出測定對象之透明薄臈之臈厚。 又明求—項6之發明’係請求項5之發明之臈厚測定裝置， =於上述第2記憶機構中記憶對應於不同 的複數個理論分光反鼾産^ ㈣^ 數個理論分光反射率乘以上述校正機構將各上述複 ^ i ^ ® -/V v 述刀光透過率從而算出複數個 :辻、1:“光反射率’而於上述膜厚算出機構，求得各 ==數個校正後理論分光反射率與上述實測分光反射率 之/^吏表示將所獲得之複數個差值近似為二次曲線時 取膜厚值為測定對象之透明薄膜之膜厚。 ^貝7之發明’係請求項6之發明之臈厚測定裝置， ，、於上述膜厚算出機構’將上述分光透過率越高則會變得 97436.doc 1275772 量附加至各個上述複數個校正後理論分光反射率 附加有重量之差值近似為一:曲^ 測定對象之透明薄膜之膜厚。取小值的膜厚值為 又，請求項8之發明，係請求項5至請求項7之任—項發明 敎裝置，其進而包含將具有於上述分光透過率處 限^上之_㈣波長區域選^作為臈厚算出 守之測疋波長區域的波長區域選定機構。 明二請求項9之發明，係自將光照射至於基板上形成有透 厂二=之試料而獲得之分光反射率測定上述透明薄膜之膜 :薄膜=Γ’其包含:第1記憶機構，其記憶上述透 “ 透過率；第2記憶機構，其記憶理論分光反射 厚之分光反射率係作為於基板上形成有具有特定膜 溥臈之试料的分光反射率而預先得以算定.光 :白其將光照射至測㈣象之試料；分光反射率測定機構， =上述先源照射光’且將藉由測定對象之試料而得以反 分光從而測定分光反射率；校正機構，其藉由 透過率校正藉由上述分光反射率測定機構而得以 二之只測分光反射率；以及膜厚算出機構，其比較於上 =校正機構得以校正之校正後實測分光反射率與上述理論 分光反射率，從而算出測定對象之透明薄臈之膜厚。m 又:請求項Π)之發明，係自將光照射至於基板:形成有 明缚膜之試料而獲得之分光反射率測定上述透明薄膜之 膜厚的膜厚測定裝置，其包含：第i光源，其將光照射至上 97436.doc -10- 1275772 述試料之薄臈形成面 之上述薄膜形/先源，其將光照射至與上述試料 、 目側面；分光機構，其將自上述第2 光源所照射且透仍μ汴健』 、行目上逑弟2 逯過上述基板以及上述透明薄 光從而測定上述_键㈣ 存膜之透過先分 光源所照射且藉由上述巧粗ρ 于目上述弟1 測定八…玄得以反射之反射光分光從而 具有特定腔Μ 、备 〃 作為於基板上形成有 笞6，、予之透明薄膜之試料的分光反射率而預先得以 :疋之理論分光反射率；校正機構，其藉由以上述分光機 而Η_之上述分光透過率校正上述理論分光反射 率，以及膜厚算出機構，复 、比車义於上述校正機構中得以校 又後理論分光反射率與藉由上述分光 厂二貫測分光反射率’心算㈣定對象之透明薄膜之膜 [發明之效果] 依據請求項1之發明，由於比較藉由分光透過率校正作為 =板上形成有具有特定膜厚之透明薄膜之試料的分光反 、羊而預先得以算定的校正後理論分光反射率與實測分光 反射率亚异出測定對象之透明薄膜之膜厚，故而理論分光 反射率與實測分光反射率之背離將得以解除，所以即使如 彩色渡光片般選擇性透過特定波長區域之光的透明薄膜亦 可正確地測定其膜厚。 又，依據請求項2之發明’由於附加對應於分光透過率之 重量’並比較校正後理論分光反射率與實測分光反射率從 而算出測定對象之透明薄膜之膜厚，故而可進行增強了對 97436.doc -11 - 1275772 從而可實行更正確之膜 應於分光透過率之可靠性的比較 厚測定。 =依據請求項3之發明，由於選定具有於分光透過率處 上之透過率的波長區域作為測定波長區 域’故而可擴大測定波長區域提高膜厚測定精度。 且^依據請求項4之發明’由於比較作為於基板上形成有 具有特定膜厚之透明薄胲之埼社认\^ ^ 瞀一… 之補的分光反射率而預先得以 开疋之理4光反射率與藉由分光透過率而得以校正之校 正後實測分光反射率，從而算出測定對象之透明薄膜之膜 厚，故而理論分光反射率與實測分光反射率之背離得以解 除，所以即使如彩Mm選擇性透過特定波長區域之 光的透明薄膜亦可正確測定其膜厚。 又，依據請求項5之發明，由於比較藉由分光透過率校正 作為於基板上形成有具有特^膜厚之透明薄膜之試料的分 先反射率而預先得以算定之理論分光反射率之校正後理执 ^光反射率與實測分光反射率，從而算出敎對象之透明 薄膜之膜厚’故而理論分光反射率與實測分光反射率之背 離得以解除，所以即使如彩色濾光片般選擇性透過特定： 長區域之光的透明薄膜亦可正確測定其膜厚。 / 又，依據請求項6之發明，將各個複數個理論分光反射率 乘以分光透過率從而算出複數個校正後理論分光反射率， 並求仔各個該等複數個校正後理論分光反射率與實測分光 反射率之差值，使表示將所獲得之複數個差值近似為二次 曲線時之最小值的膜厚值為測定對象之透明薄膜之膜厚^ 97436.doc -12- 1275772 故而理論分光反射率與實測分光反射率之背離將得以解除 且含於兩者之差值的誤差會大幅度降低，所以二次曲線近 似之精度心’因而即使如彩色滤光片般選擇性透過特定 波長區域之光的透明薄臈亦可正確測定其膜厚。 —又，依據請求項7之發明，將分光透過率越高則越重之重 篁附加至各個複數個校正後理論分光反射率與實測分光反 射率之差值，並使表示將所獲得之複數個附有重量之差值 近似為二次曲線時之最小值的膜厚值為測定對象之透明薄 ^之膜厚，故而越是透過率較高且可靠性較高之差值則評 b越高，故可實行更正確之膜厚測定。 又二依據請求項8之發明，由於選定具有於分光透過率處 、、^疋L限值以上之透過率的波長區域作為膜厚算出時的 測定波長區域，故而可擴大 擴大測疋波長區域從而提高膜厚測 疋積度。 ^依據請求項9之發明，由於比較作為於基板上形成有 特定：厚之透明薄臈之試料的分光反射率而預先得以 #疋之理論分光反射率與藉由公本、#方 、稭由刀先透過率而得以校正之校 正後貫測分光反射率，並算出 JL π出測疋對象之透明薄膜之膜 =，’故㈣論分光反射率與實❹光反射率之㈣得以解 =所以:使如衫色滤光片般選擇性透過特定波長區域之 一的透明薄膜亦可正確測定其膜厚。 ^，依據請求項Η)之發明，由於比較藉由分光透過率校 ti基板上形成有具有特定膜厚之透明薄膜之試料的 为先反射率而預先得以算定之理論分光反射率之校正後理 97436.doc 1275772 ㈣分光反射率與實測分光反射率，並算出測定對象之透明 薄膜之膜厚’故而理論分光反射率與實測分光反射率之背 離將得以解除’所以即使如彩色濾光片般選擇性透過特定 波長區域之光的透明薄膜亦可正確測定其膜厚。 【實施方式】 以下’ 一面參照圖式一面就本發明之實施形態加以詳細 說明。 <1·第1實施形態> 圖1係表不本發明之臈厚測定裝置之構成的圖。該膜厚測 疋衣置包含第1照明光學系統丨0、第2照明光學系統2〇以及 成像光學系統30。第1照明光學系統1〇包含出射白色光之鹵 素燈11以及照明透鏡12。照明透鏡12以例如聚光鏡之組合 構成，於該聚光鏡附設有省略圖示之視場光闌等。自鹵素 燈11出射之光經由照明透鏡12入射至成像光學系統3〇。 成像光學系統30包含物鏡31、半反射鏡32以及成像透鏡 33。來自第1照明光學系統1〇之照明光藉由半反射鏡^反 射，且經由物鏡31照射至載置於樣品台5上之試料丨之上 面。再者，試料i係於半導體基板或液晶顯示裝置用玻璃基 板等之基板上形成有作為有色之透明薄膜的彩色濾光片 者。即，光可自第1照明光學系統10照射至試料以薄臈形 成面。 樣品台5係於其中央部具有開口之試料載置台。於樣品台 5附設有省略圖示之XY驅動機構’可載置試則且移動於: 平面内之X方向以及Y方向。再者，作為樣品台5可為於中 97436.doc -14- 1275772 央β具有開口且可載置試料丨者，亦可為如同例如保持試料 1之周緣部的框體般者。 另4方面，第2照明光學系統2〇夾著樣品台5配置於與成 像光學系統30相反侧。第2照明光學系統20含有出射白色光 之画素燈2UX及照明透鏡22。較好的是虐素燈以出射光 之刀光特性與_素燈i i相同。或者亦可以—個函素燈構成 齒素燈U以及2丨，並藉由光纖等分別導光。又，照明透鏡 22係具有聚光功能之透鏡系統’自_素燈21所出射之光經 由 <、、、明透鏡22聚光，並通過樣品台5之開口照射至試料丨之 背面’即與試料1之薄膜形成面相反側之面。 自第1照明光學系統10照射且於試料丨之上面反射之光以 及自第2照明光學系統20照射且透過試料丨之光經由物鏡 31、半反射鏡32以及成像透鏡33而聚光於成像光學系統3〇 之光軸上之特定位置。以分光單元4〇之入射用針孔位於該 聚光位置之附近之方式，配置有分光單元4〇。 分光單元40包含將入射光分光之凹面繞射光栅41以及檢 測藉由凹面繞射光柵41所繞射之繞射光之分光光譜的光檢 測器42。光檢測器42包含例如光電二極體陣列或ccd等。 藉此’藉由成像光學系統30聚光，且入射至分光單元4〇之 光藉由凹面繞射光柵41分光，對應於該光之分光光譜之信 號自光檢測器42傳達至運算部50。 圖2係表示運异部50之構成的方塊圖。運算部基於自分 光單元40所接受之分光光譜資訊算出試料1之彩色濾光片 之膜厚。運算部5 0具有與一般性電腦同樣之硬體構成，並 97436.doc -15- 1275772 包含執行各種運算處理之CPU51、作為記憶基本程式等之 讀出專用之記憶體的R〇M52、作為CPU5 2之作業區域而發 揮功能之自由讀寫之記憶體的RAM53及記憶程式或各種資 料之磁碟54。X，CPU51經由省略圖示之輸入輸出介面連 接有鐽盤60、CRT61、列印機62以及上述之光檢測器42。 臈厚測定裝置之操作員可自鍵盤6G將各種指令或參數輸入 =運算部50，且可確認自CRT 61或打印機62所輸出之運算 結,。埤而於幽素燈η以及^素燈12分別設有燈電源二 樣品台5設有χγ驅動電路（均省略圖示），運算部別之⑽η 亦與該等電性連接。再者，於圖2所示之校正部55，膜厚算 ^部56以及測定波長區域選定部”均為藉由實行特 ^之處理程序而得以實現之處理部，關於該處理之詳細内 谷下面將作進一步敍述。 具次 料明之膜厚測定方法之處理步驟加以說明。 圖3係絲本”之料彡収方法之處理㈣㈣程圖。於 =::1=照射至試料1所獲得之分光反射率測定該 有色透明薄膜的綠色彩色據光：為 編先片’ Μ色據光片或紅色遽光片等之其他顏色的彩 色濾光片亦可以相同步驟測定臈厚。 y 首先’取得作為於基板上形成有具 “ 膜之試料的分光反射率而得 、子透明薄 謂。該理論分光反射率係 反射革(步 付之刀先反射率4條件為於與形成有成為測定對象之彩 97436.doc 1275772 色遽光片之基板相同之基板上形成有特定膜厚^之無色透 明薄膜，且白色光自第1照明光學系統10入射至該無色透明 薄膜之上面。再者’於本說明書中所謂之「反射率」係對 於於嚴格地在基板上未形成透明薄膜（膜厚為零）時之反射 強度的反射強度比率，即相對反射率。 理論分光反射率係就不同膜厚(1之無色透明薄膜分別得 以算定’此等不同膜厚d之無色透明薄膜於相應成為測定對 象之衫色濾光片的膜厚之要求的固定範圍内（例如假設測 定對象彩色濾光片之膜厚為數百nm時為10011111至1〇〇〇 nm 之範圍)以等間距(例如10 nm間距)而設定。由於於透明薄膜 會產生光干擾，故而光於相互加強之波長反射率變高，於 相=減弱之波長反射率降低。且產生光干擾之條件依據透 明薄膜之膜厚而決定，故而依據臈厚理論分光反射率之圖 案不同。所以，基於就各個不同臈厚之光干擾條件，理論 分光反射率可得以算定。 圖4係例示就不同膜厚之無色透明薄膜而得以算定之理 論分光反射率的圖。圖4(a)_厚較厚之透㈣臈=理論分 光反射率，⑻係膜厚較薄之透明薄膜的理論分光反射率。 如圖4所示’膜厚越薄理論分光反射率之圖案週期越低。 2 ’固^波長區域内之理論分光反射率之峰穀將減少。相 應此種預先异定之不同膜厚透 之資料將記憶於磁碟54。 #的理★分光反射率 八步驟S2,取得作為測定對象之彩色編的 率。彩色遽光片之分光透過率亦可於⑸之膜厚測 97436.doc -17- 1275772 疋裝置直接測疋，或亦可使用預先測定者。即，於對於可 視光整個區域透明之玻璃基板上形成有彩色濾光片之情形 時，直接測定利用第2照明光學系統20之分光透過率，於對 於可視光不透明之矽基板上形成有彩色濾光片之情形時使 用預先測定之分光透過率。 於玻璃基板上形成有彩色濾光片之情形時該基板自身基 本完全透過光故而可直接測定分光透過率，此時自第2照明 光學系統20所照射並透過試料丨（即基板以及彩色濾光片）之 光藉由成像光學系統30得以聚光，並藉由分光單元4〇將該 光分光，藉此測定彩色濾光片之分光透過率。藉由分光單 凡40所測定之分光透過率將傳達至運算部5〇，並記憶於磁 碟54。 另一方面，於矽基板上形成彩色濾光片之情形時，由於 基板自身不透過光故而無法直接測定分光透過率，使用形 成有具有與測定對象之彩色濾光片相同之材質且同等程度 之厚度的彩色濾光片之透明基板（例如玻璃基板）預先測定 分光透過率。亦可藉由本實施形態之膜厚測定裝置實行使 用有此種監視器用試料之彩色濾光片之分光透過率的測 定，亦可使用其他分光透過率測定專用裝置。測定方法與 上述直接測定相同，將所獲得之分光透過率之資料經由特 定之通信電路或記錄媒體輸入至運算部5〇，並記憶於磁碟 54。再者，於本實施形態中係使複數個理論分光反射率之 資料以及分光透過率之資料之兩者記憶於磁碟54，亦可使 其中任一者記憶於不同之記憶裝置（例如RAM53)。 97436.doc -18- 1275772 圖5係例示彩色濾光片之分光透過率之圖。彩色濾光片基 本具有僅選擇性透過特定波長區域之光的特性，如圖5所 示於、、、彔色之彩色濾光片之情形時透過大概480 nm至600 nm之波長區域的光。即使於該波長區域中亦基本完全透過 (透過率約100%)光之峰頂平坦部之波長區域寬度為4〇 至5〇 nm，其他部分成為透光量衰減（透過率於〇%至1〇〇%之 間推移）之傾斜部。再者，於本說明書中之分光透過率係將 分光之測定範圍内之最大值設為100%時的相對值。 2於如傾斜部之透光量較低之波長區域測定膜厚時，則 理順刀光反射率與實測分光反射率之背離將變大，故而會 成為測疋决差之原因。於本發明中，雖然藉由如下述之方 法該背離會減小，然、而較好的是即使如此般處理亦應儘量 於透過率較大之波長區域實行測定。為此，於如圖5之分光 透過率中選定具有固定臨限值以上之透過率的波長區域作 為用以膜厚測定之測定波長區域（步驟M)。 圖5之分光透過率選定適當之測定波長
與透過率之平衡而進行選定。另 %，測定波長區域選定部57自如 4測疋波長區域之選定亦可藉由膜厚測定裝置之操作員 手動操作而實行’亦可基於預先所設定之臨限值由裝置自 動操作於手動操作之情形時操作員觀察CRT 61所示之如 則疋波長區域’並自鍵盤 可考慮測定波長區域之寬度
"又疋之臨限值以上的透過率資料，並 料，並選定與此 亦可使操作員觀 對應之波長區域作為測定波長區域。 97436.doc -19- 1275772 為CRT61所示之如圖5之分光透過率，自鍵盤的輸入適 臨限值，從而測定波長區域選定部57選定對應於成 限值以上之透過率資料的波長區域作為測定波長區域。^ 測定波長區域之寬度越大理論分歧射率與實測分光反 射率之差值算定之精产 古 積度越冋而另—方面由透過率較低所 之块差將增大。為此，不論選定手動或自動中之任何 者丄必需考慮此等之平衡而選定測定波長區域。於本實施 形態中、，基於預先所設定之臨限值，測定波長區域選定部 57自動選定有測定波長區域，並選定圖$之分光透過率 過率為7G%以上的波長區域（大概彻至別叫作為用 =版厚測定之測定波長區域。再者，所選定之敎波長區 域暫時記憶於例如RAM 53。 其次，進入步驟S4，#由圖！所示之膜厚測定裝置實測試 料1之上分光反射率。此時，自第i照明光學系統咖射且反 射於試料1之上面之反射光藉由成像光學系統30得以聚 光，並藉由分光單元4〇將該光分光，藉此測定試料1之分光 反射率。藉由分光單元4〇所測定之實測分光透過率將 至運算部50。 、 圖6係表不试料丨之實測分光反射率之一例的圖。於實測 二光反射率’冑出現由透明薄膜處之光干擾所引起之反射 科值。若試料1之透明薄膜並非彩色濾光片而是無色之透 、月薄膜，則於實測分光反射率亦應出現如圖4所示之理論分 、/射率般之週期性峰值之重複，然而由於彩色濾光片僅 擇丨生透過特定波長區域之光，故而僅於如圖6所示之特定 97436.doc -20- 1275772 波長區域出現反射率之峰值。又，即使為特定波長區域内 ;透過率成乎為之波長區域亦可獲得與理論分光反 射率相同之反射率特性，然而於除此以外的波長區域隨著 透過率之降低理論分光反射率與實測分光反射率之背離將 3大所測定之試料1之實測分光反射率暫時記憶於例如 RAM 53。再者，於本實施形態中係經過可視光整個區域之 較廣波長區域測定實測分光反射率，然而亦可僅就基於上 述分光透過率而選定的測定波長區域測定實測分光反射 率。 其次，進入步驟S5,藉由分光透過率校正儲存於磁碟54 之理論分光反射率。此時，於基於上述分光透過率而選定 之測定波長區域之範圍内實行校正。χ，就各個相應於不 同膜厚之透明薄膜之複數個理論分光反射率實行校正。具 體的是校正部55按照以下之算式1校正理論分光反射率。 [算式1]
Rf(X)=T(X)-R(X) 於算式1中，R(X)為波長人處之理論分光反射率之值，τ(λ) 為波長λ處之分光透過率之值（嚴格而言係將透過率100%設 為1而正規化之值），R’(x)為校正後之波長入處之理論分光反 射率之值。即’权正部55將理論分光反射率R⑻乘以分光 透過率Τ(λ) ’藉此算出校正後理論分光反射率R从）。 圖7係概念性說明由分光透過率而得出之理論分光反射 率的校正之圖。同圖中上側圖之實線表示校正前之理論分 光反射率，虛線表示校正後之理論分光反射率。如上所述， 97436.doc -21 - 1275772 於分光透過率存在透過率幾乎為100%的峰頂平坦部以及 透過率於G%至100%之間推移的傾斜部，於對應於峰頂平坦 邛之波長區域理論分光反射率與校正後理論分光反射率為 大致相同的值。而另-方面’於對應於分光透過率之傾斜 部的波長區域，校正後理論分光反射率相應於分光透過率 之值亦將低於校正前。校正部55就相應於不同膜厚之透明 薄膜所求得之各個複數個理論分光反射率實行此種校正， ，算定複數個校正後理論分光反射率。再者，於本實施形 態中由於選定分㈣過率中透過率為鳩以上的波長區域 作為用以膜厚測定的測定波長區域，故而由校正所引起之 降低率的最大值為30%左右。 、尺進入步驟S6，膜厚异出部56藉由比較校正後理論 分光反射率與實測分光反射率，算出成為測定對象之彩色 f光片》的膜厚。具體的是，首先膜厚算出部％依據其次之 异式2算出於步驟S4所測定之實測分光反射率與膜厚^之 明薄膜之校正後理論分光反射率的差值D(d)。、 [算式2] ^W=i{Rf(X，dyS(X)}2dl 丄於异式2中，Κ'(λ，d)為就膜厚d之透明薄膜之波長λ處之 杈2後理論分光反射率的值，8(λ)為波長1處之實測分光反 射率的值。再者，算式2之積分範圍係基於上述分光透過率 ;V驟S3所适疋之測定波長區域。又，亦可代替計算R，（入， d)^a)之差的平方而計算絕對值。膜厚算出部观據算式 2异出各個不同膜厚之透明薄膜之複數個校正後理論分光 97436.doc -22- 1275772 反射率與實測分光反射率之差值。 繼而，膜厚算出部56於以上述方式所獲得之複數個差值 適用曲線擬合法求得差值為最小的膜厚值，並將該膜厚值 。又為測疋對象之彩色濾光片之膜厚。具體的是膜厚算出部 56使表不將實測分光反射率與各個不同膜厚之透明薄膜之 複數個技正後理論分光反射率之差值近似為二次曲線時之 最小值的膜厚值為㈣對象之彩色濾、光片的膜厚。 圖8係概念性表示用以膜厚測定之近似二次曲線的圖。於 圖8之例中’將實測分光反射率與各個膜厚d!至(15之透明薄 膜之複數個％c正後理論分光反射率之差值_ι)至叩5)近 似，二次曲線，藉此求得最小差值Dmin，&而算出對應於 /最J差值Dmin之膜厚值1。繼而，膜厚算出部％將該膜厚 值dx設為測定對象之彩色濾光片的膜厚。所算定之膜厚值 作為測定結果表示於CRT 61，並根據必要可自打印機⑽ 出。 、如上於第1實施形態中，比較藉由分光透過率校正理論分 光反射率之权正後理論分光反射率與實測分光反射率，並 算定敎對象之彩色據光片之膜厚。如上所述，彩色據光 片係僅選擇性透過特定波長區域之光者，若㈣厚值相同 之條件下，則於透過率幾乎為丨⑻％之峰頂平坦部之波長區 域理論分光反射率與實測分光反射率—致，然而於除此以 外的波長區域隨著透過率降低理論分光反射率與實測分光 反射率之背離將增大。即’於透過率幾乎為⑽％之峰頂平 坦部之波長區域理論分光反射率與實測分光反射率之差值 97436.doc -23- 1275772 將成為正確者’而隨著透過率降低則於該波長區域處之理 論分光反射率與㈣分紋射率的差值帽會含有較多誤 差。隨之’為降低此種誤差，較好的是盡可能僅將透過率 幾乎為U)0%之峰頂平坦部設為敎波長區域。另一方面， 為提高用以膜厚算定之曲線擬合法的精度，較好的是以盡 可能擴大測定波長區域之方式計算理論分光反射率盘實測 分光反射率的差值。特別是於彩色滤光片之膜厚較薄之情 形時由於分光反射率之波形較為平緩（低頻波形），故而盡可 能擴大敎波長區域之處理係提高曲線擬合法之精度的關 鍵點。 於第1實施形態中，藉由分光透過率校正理論分光反射 率，藉此滿足類似如上述之相矛盾的兩個要求。即，若實 行理論分光反射率乘以分光透過率之校正，則可於實行該 校正的波長區域理論分光反射率與實測分光反射率的背離 知以解除且含於兩者之差的誤差會大幅度降低，並且可以 超過峰頂平坦部之方式較廣地設定測定波長區域。其結果 用以膜厚算定之曲線擬合法之精度將變高，故可實行更正 綠的膜厚測定。 若進而詳細說明此情形，則係藉由使用加有分光透過率 之理論分光反射率，即使如彩色濾光片般選擇性透過特定 波長區域之光的透明薄膜亦可正確測定其膜厚。尤其即使 於彩色?慮光片之膜厚變溥之情形時，亦可較廣地設定測定 波長區域’故而可提咼用以膜厚算定之曲線擬合法的精度。 <2.第2實施形態> 97436.doc -24- 1275772 其次，就本發明之第2實施形態加以說明。第2實施形離 之膜厚測定裝置之裝置構成係與圖1、2所示之第1實施形態 者相同，其膜厚測定方法之處理步驟亦大致與第1實施形鮮 相同。第2實施形態與第1實施形態之不同點在於，於算出 彩色;慮光片之膜厚時將相應於分光透過率之重量附加至理 論分光反射率與實測分光反射率之差。 於第2實施形態中，於測定彩色濾光片之膜厚時亦實行與 上述圖3之步驟S1至S5完全相同之處理。繼而，進入步驟 S6，膜厚算出部56藉由比較校正後理論分光反射率與實測 分光反射率，算出成為測定對象之彩色濾光片的膜厚，此 時附加相應於分光透過率之重量。具體的是，臈厚算出部 56依據以下之算式3算出實測分光反射率與關於膜厚^之透 明薄膜之校正後理論分光反射率的附有重量之差值。 [算式3]
D'(d)= ίΓ(λ){ΙΙ'(λ，d)-S(X)}2dX 於算式3中’ R'(\’ d)為於膜厚d之透明薄膜之波長入處的 校正後理論分光反射率之值，S(A)為波長4之實測分光反 射率的值，Τ(λ)為波長λ處之分光透過率的值。再者，如上 所述分光透過率Τ(λ)為將透過率1〇〇%設為i而正規化之 值。又，算式3之積分範圍係於步驟_選定之測定波長區 域。 依據算式3,膜厚算出部56積分有如下之值，即將校正後 理論分光反射率R，(X，d)與實測分光反射率s(x)之差的平方 值進而乘以分光透過率Τ(λ)的值。分光透過率τ(χ)為將透過 97436.doc -25- 1275772 率100%設為1而正規化之值，故而於算式3中，係將分光透 過率τ(λ)越高則會越重之重量附加至校正後理論分光反射 率ΙΓ(λ’ d)與實測分光反射率S(A)之差值。即，可認為對應 於透過率幾乎為100%之峰頂平坦部的波長區域之差優於 對應於透過率於OM!⑼％之間推移之傾斜部的波長區域 之差再者，膜厚算出部56與上述第i實施形態相同地依據 算式3算出各個不同膜厚之透明薄膜之複數個校正後理論 分光反射率與實測分光反射率的附有重量之差。 膜厚算出部56，於以上述方式所獲得之複數個附有重量 之差值使用曲線擬合法求得差為最小的膜厚值，並將該膜 厚值設為測定對象之彩色遽光片的膜厚。#，與上述第！ 實施形態同樣’使表示將所獲得之複數個附有重量之差近 似為二次曲線時之最小值的膜厚值作為測定對象之彩色濾 光片的膜厚。 於第2 κ鈿形怨中，將分光透過率越高則越重之重量附加 至校正後理論分光反射率與實測分光反射率之差值。若如 第1實施形態般處理，則可於分光透過率中大幅度降低含於 透過率變低之波長區域處之理論分光反射率與實測分光反 射率的差之誤差，，而即便如此，依㈣透過率幾乎為 100%之峰頂平坦部之波長區域處之理論分光反射率鱼實 測分光反射率的^可靠性較高。故而，於第2實施形態中， 可較高評價此種可靠性較高之差，且透過率越低可靠性越 低之差評價較低。若如第2實施形態般處理，❹以膜厚算 疋之曲線擬合法的精唐蔣隹^^半杻一 度將進步棱尚，即使如彩色濾光片 97436.doc -26- 1275772 般選擇性透過特定波長區域之光的透明 測定其膜厚。 文马正確 <3.變形例> 以上’就本發明之實施形態加以了說明，然而本發明並 “堇限於上述之例者，如於上述各實施形態中 由分光透過率校正各個複數個理論分光反射率， 代此處理藉由分光透過率校正實測分光反射率。且體的 是，校正部55藉由分光透過率除去實測分光反射率，夢此 算出校正後實測分光反射率。其後，膜厚算出部56比⑽ 反射率與校正後實測分光反射率，藉此算出成為測 象之衫色滤光片的膜厚。此時之比較方法與上述實施 :態相同。即使以此方式處理’於實行該校正之波長區域 含於理論分光反射率與實測分光反射率之差的誤差將 大幅度降低’且用以膜厚算定之曲線擬合法的精度會變 尚，所以可實行更正確的膜厚測定。 即，隨著彩色濾光片之透過率降低，如若以解除變大之 理論分光反射率與實測分光反射率之背離之方式，藉由分 光透過率校正理論分光反射率或實測分光反射率之任一 者’則含於理論分光反射率與實測分光反射率之差的誤差 將得以降低，因此即使如彩色渡光片般選擇性透過特定波 長區域之光的透明薄膜亦可正確測定其膜厚。 又於上述實把形恶中，設為分別取得分光透過率盥理 論分光反射率而校正，然而若已知彩色濾光片之種類Ϊ且 已求得該分光透過率以及理論分光反射率，則亦可使預先 97436.doc -27- 1275772 猎由分光透過率而得以校正之校正後理論分光反射率記憶 於磁碟54。 、，又’於上述實施形態巾’測定彩色濾光片之臈厚，然而 並非僅限於彩色濾、光片，即使於可視光區域中測定透過率 為非均-之透明薄膜之臈厚的情形亦可使用本發明之技 術。 [產業上之可利用性] 作為本發明之活用例，列舉有於彩色CCD之製造步驟中 測定形成於半導縣板±之彩色濾光片的膜厚之處理或於 放映機之製造步驟巾敎形成於液晶玻璃基板上之彩色滤 光片的膜厚之處理等。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之膜厚測定裝置之構成的圖。 圖2係表示圖丨之膜厚測定裝置之運算部之構成的方塊 圖。 圖3係表示本發明之膜厚測定方法之處理步驟的流程圖。 圖4(a)至（b)係例示就不同膜厚之透明薄膜得以算定之理 論分光反射率的圖。 圖5係例示彩色濾光片之分光透過率的圖。 圖6係表示測定對象之試料之實測分光反射率之一例的 圖。 圖7係概念性說明由分光透過率而得出之理論分光反射 率之校正的圖。 圖8係概念性表示用以膜厚測定之近似二次曲線的圖。 97436.doc -28- 1275772 圖9係表示彩色濾光片之透光特性的圖。 圖10係表示自形成有圖9之彩色濾光片的基板所獲得之 分光反射率的圖。 【主要元件符號說明】 1 試料 5 樣品台 10 第1照明光學系統 11，21 鹵素燈 20 第2照明光學系統 30 成像光學系統 32 半反射鏡 40 分光單元 50 運算部 54 磁碟 55 校正部 56 膜厚算出部 57 測定波長區域選定部 97436.doc - 29 -