TWI793239B

TWI793239B - 膜厚測量方法

Info

Publication number: TWI793239B
Application number: TW107147523A
Authority: TW
Inventors: 吉林光司; 谷武晴
Original assignee: 日商富士軟片股份有限公司
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2023-02-21
Also published as: WO2019142598A1; JPWO2019142598A1; TW201932789A; JP6986100B2

Abstract

本發明提供一種能夠精確度良好地測量包含在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素之膜的膜厚之膜厚測量方法。膜厚測量方法在用於膜厚測量之波長的範圍內，關於複數個波長預先獲取膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值。對包含形成於支撐體上之含色素膜之膜照射光而接收來自支撐體或膜的反射光，並使接收之反射光的反射光譜與由使用預先獲取之上述膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值之膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量含色素膜的膜厚。

Description

膜厚測量方法

本發明有關一種膜厚測量方法。更詳細而言，有關一種包含在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素之膜的膜厚測量方法。

作為形成於支撐體上之膜的膜厚測量方法，已知有利用光學干涉法之膜厚測量方法等。利用光學干涉法之膜厚測量方法係對形成於支撐體上之膜照射光而接收來自支撐體或膜的反射光，並分析該接收之反射光的反射光譜而測量膜厚之方法。作為分析方法的一例，已知有使反射光譜與由膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量膜厚之方法。

又，在專利文獻1中記載有一種有關膜厚測量裝置之發明，該膜厚測量裝置包含：受光機構，接收來自薄膜或基板的反射光；分光機構，按波長對由受光機構接收之反射光進行分光；及計算機構，根據經分光機構分光之約220nm至850nm的波長區域內的反射光的強度計算薄膜的膜厚。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2006-220668號公報

然而，由於包含濾色器、黑色矩陣、遮光膜等色素之膜在可見區域或近紅外區域具有吸收，因此難以利用光學干涉法進行膜厚測量。例如，為濾色器時，在波長400～700nm範圍具有吸收，因此可見區域的反射分光未正規反射，難以利用可見區域的反射光譜測出膜厚。因此，此時，需要利用近紅外區域（例如，波長800nm以上）的反射光譜測量膜厚，但在近紅外區域中，反射光的振幅數少，精確度和再現性差，在某些情況下未能測出膜厚。又，為黑色矩陣或遮光膜等在整個測量波長區域存在吸收之膜時，利用迄今為止的方法未能測出膜厚。

因此，本發明的目的為提供一種能夠精確度良好地測量包含在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素之膜的膜厚之膜厚測量方法。

在該情況下，本發明者進行深入研究之結果，在用於膜厚測量之波長的範圍內，在複數個波長下預先獲取膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值，使來自支撐體或膜的反射光的反射光譜與由利用預先獲取之上述折射率n值及消光係數k值之膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合，藉此發現能夠精確度良好地測量具有在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素之膜的膜厚，以至完成本發明。因此，本發明提供以下內容。＜1＞一種膜厚測量方法，其對形成於支撐體上之膜照射光而接收來自支撐體或膜的反射光，並使接收之反射光的反射光譜與由膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量膜的膜厚，上述膜包含含色素膜，該含色素膜包含在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素，在用於膜厚測量之波長的範圍內，關於複數個波長預先獲取膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值，並使上述反射光譜與由利用該預先獲取之膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值之膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量含色素膜的膜厚。＜2＞如＜1＞所述之膜厚測量方法，其中，含色素膜的折射率n值及消光係數k值使用利用橢圓偏振儀測出之值。＜3＞如＜1＞或＜2＞所述之膜厚測量方法，其中，含色素膜的折射率n值及消光係數k值使用：利用橢圓偏振儀測量含色素膜的折射率n值及消光係數k值，利用該測出之消光係數k值計算透射率並求出計算值的透射光譜，所獲得之計算值的透射光譜與測量含色素膜的透射率而獲得之實測值的透射光譜擬合之值。＜4＞如＜1＞至＜3＞中任一項所述之膜厚測量方法，其中，在用於膜厚測量之波長的範圍內，以波長50nm以下的間隔預先獲取複數個、膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值。＜5＞如＜1＞至＜4＞中任一項所述膜厚測量方法，其中，色素為選自彩色色素及黑色色素中之至少一種。＜6＞如＜1＞至＜5＞中任一項所述之膜厚測量方法，其中，使包含波長400～1600nm的至少一部分之範圍的反射光譜與理論波形擬合而測量含色素膜的膜厚。＜7＞如＜1＞至＜5＞中任一項所述之膜厚測量方法，其中，使包含波長400～800nm的至少一部分之範圍的反射光譜與理論波形擬合而測量含色素膜的膜厚。＜8＞如＜1＞至＜7＞中任一項所述之膜厚測量方法，其中，含色素膜具有選自紅色、綠色、藍色、黃色、綠藍色、品紅色及黑色中之色相。＜9＞如＜1＞至＜8＞中任一項所述之膜厚測量方法，其中，上述膜為積層膜。 [發明效果]

依本發明，能夠精確度良好地測量包含在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素之膜的膜厚。

以下，對本發明的內容進行詳細說明。在本說明書中，“～”以包含記載於其前後之數值作為下限值及上限值之含義使用。在本說明書中，近紅外線係指極大吸收波長區域為波長700～2500nm的光（電磁波）。本說明書中，“步驟”一詞即使在無法與其他步驟明確區分之情況下，只要能夠實現該步驟所期望的作用，便包含在本術語內，而並不僅限於獨立之步驟。

本發明的膜厚測量方法係對形成於支撐體上之膜照射光而接收來自支撐體或膜的反射光，並使接收之反射光的反射光譜與由膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量膜的膜厚之膜厚測量方法，其特徵為，上述膜包含含色素膜，該含色素膜包含在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素，在用於膜厚測量之波長的範圍內，關於複數個波長預先獲取上述膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值，使上述反射光譜與由利用預先獲取之上述膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值之膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量含色素膜的膜厚。換言之，膜厚測量方法係測量形成於支撐體上之膜的膜厚之方法，膜包含含色素膜，該含色素膜包含在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素，關於照射於膜之光的波長範圍內的複數個波長，獲取支撐體及膜各自的折射率n值及消光係數k值，使被支撐體或膜反射之光的反射光譜與由利用所獲取之支撐體及膜的折射率n值及消光係數k值之膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合。

依本發明，能夠精確度良好地測量含色素膜的膜厚。若含色素膜中所含之色素係在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收者，則並無特別限定，但為在波長400～800nm範圍的至少一部分具有吸收者時會更有效，為在波長400～700nm範圍的至少一部分具有吸收者時會尤其有效。作為在波長400～1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素，可舉出黑色色素、彩色色素、近紅外線吸收色素等，黑色色素、彩色色素為較佳。上述色素可為顏料，亦可為染料。又，顏料可為有機顏料，亦可為無機顏料。

作為彩色色素，並無特別限定，能夠使用公知的彩色色素。例如，可舉出在波長400～700nm範圍具有極大吸收波長之色素。例如，可舉出黃色色素、橘黃色色素、紅色色素、綠色色素、紫色色素、藍色色素等。

在本發明中，彩色色素可組合使用2種以上。又，組合使用2種以上彩色色素時，可藉由2種以上的彩色色素的組合形成黑色。作為該等組合，例如可舉出以下（1）至（7）的態樣。（1）含有紅色色素及藍色色素之態樣。（2）含有紅色色素、藍色色素及黃色色素之態樣。（3）含有紅色色素、藍色色素、黃色色素及紫色色素之態樣。（4）含有紅色色素、藍色色素、黃色色素、紫色色素及綠色色素之態樣。（5）含有紅色色素、藍色色素、黃色色素及綠色色素之態樣。（6）含有紅色色素、藍色色素及綠色色素之態樣。（7）含有黃色色素及紫色色素之態樣。

作為黑色色素，並無特別限定，能夠使用公知者。例如，可舉出碳黑、金屬氧氮化物（鈦黑等）、金屬氮化物（氮化鈦等）等無機黑色色素或雙苯并呋喃酮化合物、偶氮次甲基化合物、苝化合物、偶氮系化合物等有機黑色色素。

作為近紅外線吸收色素，可舉出在大於波長700nm且1600nm以下的範圍具有極大吸收波長之色素。又，近紅外線吸收色素的極大吸收波長為1200nm以下為較佳，1000nm以下為更佳，950nm以下為進一步較佳。作為近紅外線吸收色素，例如，可舉出吡咯并吡咯化合物、芮化合物、氧雜菁化合物、方酸菁化合物、花青化合物、克酮鎓化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物、吡喃鎓化合物、薁鎓化合物、靛藍化合物及吡咯亞甲基化合物，選自吡咯并吡咯化合物、方酸菁化合物、花青化合物、酞菁化合物及萘酞菁化合物中之至少一種為較佳，吡咯并吡咯化合物或方酸菁化合物為進一步較佳，吡咯并吡咯化合物為特佳。

又，含色素膜為具有選自紅色、綠色、藍色、黃色、綠藍色、品紅色及黑色中之色相之膜為較佳。作為含色素膜的具體例，可舉出濾色器中的著色像素、紅外線透射濾波器中的紅外線透射濾波器的像素、遮光膜、黑色矩陣、紅外遮光膜等。依本發明，即使係未能利用習知方法測量膜厚之黑色矩陣或遮光膜等具有黑色色相之膜（以下，亦稱作黑色膜），亦能夠精確度良好地測量膜厚，因此係在測量黑色膜的膜厚時尤其有用的技術。再者，在本說明書中，黑色中包含灰色色相。

含色素膜可為具有光刻性之膜。賦予光刻性之成分大多為具有吸收之素材，利用習知方法很難測出膜厚，但依本發明的膜厚測量方法，即使為具有該等光刻性之膜，亦能夠精確度良好地測量膜厚。含色素膜為具有光刻性之膜時，含色素膜包含聚合性單體、光聚合引發劑及鹼可溶性樹脂為較佳。

在本發明中，作為形成有膜之支撐體，並無特別限定，能夠適當選擇。例如，可舉出玻璃基板、石英基板、矽基板等各種基板。又，可在該等基板的表面形成有電荷耦合元件（CCD）、互補金屬氧化膜半導體（CMOS）及透明導電膜等。

在本發明中，形成於支撐體上之膜係包含含色素膜者。形成於支撐體上之膜可為僅包含1層含色素膜之單層膜，亦可為包含含色素膜之2層以上的積層膜。為積層膜時，只要至少1層為含色素膜即可。例如，可舉出1層以上的含色素膜與1層以上的不含有色素之膜的積層膜及2層以上的含色素膜積層而成之積層膜，該些積層膜為含色素膜。不含有色素之膜可為有機膜，亦可為無機膜（化學蒸鍍（CVD）膜、物理蒸鍍（PVD）膜、熱氧化膜、塗佈膜等）。作為不含有色素之膜，可舉出下塗膜、保護膜、中間膜等，並無特別限定。

接著，對本發明的膜厚測量方法進行說明。

本發明的膜厚測量方法中，在用於膜厚測量之波長的範圍內，關於複數個波長預先獲取膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值。在此，當用於測量之膜為積層膜時，關於各層的膜分別獲取折射率n值及消光係數k值。

從膜厚的測量精確度的觀點而言，預先獲取之折射率n值及消光係數k值的數越多越較佳。例如，在用於膜厚測量之波長的範圍內，獲取10個以上該些資料為較佳，獲取50個以上為更佳，獲取100個以上為進一步較佳。又，在用於膜厚測量之波長的範圍內，以波長50nm以下的間隔獲取複數個該些資料為較佳，以波長30nm以下的間隔獲取複數個為更佳，以波長20nm以下的間隔獲取複數個為進一步較佳。

又，關於折射率n值及消光係數k值，關於在用於膜厚測量之波長的範圍內，含色素膜具有強吸收之波長範圍，以短波長間隔（例如，波長20nm以下的間隔、波長10nm以下的間隔為較佳、波長5nm以下的間隔為進一步較佳等）預先獲取複數個上述資料，關於吸收小或無吸收的波長範圍，可以以與吸收大的波長範圍相同程度的間隔預先獲取該些資料，亦可以以比具有強吸收之波長範圍更長的波長間隔（例如，波長20～50nm的間隔等）預先獲取該些資料。

在本發明中，含色素膜的折射率n值及消光係數k值使用利用橢圓偏振儀測量之值為較佳。再者，含色素膜的折射率n值及消光係數k值只要一旦求出，下一次開始則無需再次測量，能夠反覆使用上次已測之值。

在此，利用橢圓偏振儀之測量方法為測量物質表面上的光反射時的偏振狀態變化而對測量對象物的光學特性進行測量之方法。作為具體的測量方法，已知有使檢偏器旋轉而觀測反射光的偏振狀態之旋轉檢偏器法和藉由光彈性調變器的作用觀測反射光的偏振狀態之相位調變法等。圖1中示出橢圓偏振儀的結構的示意圖。在圖1中，100為光源，101為偏振器，102為樣本，103為相位調變器，104為檢偏器，105為檢測器。該橢圓偏振儀中，來自光源100的光經偏振器101偏振而照射於樣本102上。被樣本102反射之光通過相位調變器103之後，被檢偏器104接收，藉由檢測器105檢測出反射光的偏振狀態。藉由檢測器105比較入射光的偏振狀態和反射光的偏振狀態，能夠求出樣本的折射率n值及消光係數k值。

在本發明中，含色素膜的折射率n值及消光係數k值可以直接使用基於橢圓偏振儀之測量值，但關於含色素膜的折射率n值及消光係數k值的基於橢圓偏振儀之測量值有時精確度不穩定。認為其理由為，含色素膜在可見區域具有強吸收，因此該些測量值因散射而容易變動。因此，從膜厚的測量精確度的觀點而言，關於含色素膜的折射率n值及消光係數k值，使用經由以下方法（1）至（4）的順序提高精確度之值為較佳。

（1）使用橢圓偏振儀測量含色素膜的折射率n值及消光係數k值。（2）利用所測出之消光係數k值計算透射率而求出計算值的透射光譜。在此，透射率與消光係數k值具有以下關係，能夠藉由下述式由消光係數k值計算透射率。 [數學式1]

T為波長λ下的膜的透射率（=I/I0），I為透射光的光強度，I0為入射光的光強度。Α為吸光係數（=4πk/λ），k為波長λ下的消光係數k值，λ為波長（nm）。d為膜的膜厚（nm）。（3）比較利用所測出之消光係數k值獲得之計算值的透射光譜與測量含色素膜的透射率獲得之實測值的透射光譜。（4）比較兩者之結果，計算值的透射光譜與實測值的透射光譜擬合時，使用所測出之折射率n值及消光係數k值。例如，計算值的透射光譜與實測值的透射光譜大致重合時，能夠判斷為兩者擬合。作為具體的一例，計算值的透射光譜中的透射率的值與實測值的透射光譜中的透射率的值的均方根誤差（χ2值）為20以下時，能夠判斷為兩者擬合。另一方面，計算值的透射光譜與實測值的透射光譜不擬合時，再次獲取分光特性，使用橢圓偏振儀再次測量含色素膜的折射率n值及消光係數k值，重新進行擬合。然後，再次進行上述（2）、（3）的操作並進行上述比較。

在此，折射率n值為依賴於消光係數k值之值，具有以下關係。因此，若消光係數k值確定，則折射率n值亦唯一地確定。因此，只要能夠確認關於使用橢圓偏振儀測量之消光係數k值的值的精確度高，則可以認為折射率n值亦為精確度高的值。 [數學式2]

N為波長λ下的複數折射率，ε為波長λ下的複數介電常數，ε₁ 為誘發電偶極子之偏光的量，ε₂ 為與產生波長λ下的載波有關之吸收的量，k為波長λ下的消光係數k值，n為波長λ下的折射率n值。

在本發明中，關於支撐體的折射率n值及消光係數k值，還存在作為文獻值等而已知之情況。該情況下，能夠使用文獻值。另一方面，支撐體的折射率n值及消光係數k值未知時使用測量值。作為支撐體的折射率n值及消光係數k值的測量方法，可舉出使用橢圓偏振儀之測量方法。

在本發明中，形成於支撐體上之膜為包含不含色素之膜之積層膜時，關於不含色素之膜的折射率n值及消光係數k值，還存在作為文獻值等而已知之情況。此時，能夠使用文獻值。另一方面，不含色素之膜的折射率n值及消光係數k值未知時使用測量值。作為不含色素之膜的折射率n值及消光係數k值的測量方法，可舉出使用橢圓偏振儀之測量方法。不含色素之膜的折射率n值及消光係數k值可直接使用基於橢圓偏振儀之測量值，亦可使用經由上述（1）至（4）的順序確認精確度之值。從膜厚的測量精確度的觀點而言，使用經由上述（1）至（4）的順序確認精確度之值為較佳。

本發明的膜厚測量方法中，對形成於支撐體上之膜照射光並接收來自支撐體或膜的反射光而獲得反射光的反射光譜。

作為對膜及支撐體照射之光，並無特別限定，能夠適當選擇。例如，能夠照射包含波長400～1600nm中的至少一部分波長之光。從膜厚測量時的擬合精確度的觀點而言，照射之光的波長寬度（波長範圍）為50nm以上為較佳，100nm以上為更佳，200nm以上為進一步較佳，300nm以上為特佳。例如，作為較佳例可舉出波長400～800nm的光、波長400～1600nm的光、250～750nm的光、波長190～800nm的光、波長150～2200nm的光等。

在本發明的膜厚測量方法中，對膜表面大致垂直地照射光為較佳。又，關於來自膜及基板的反射光，接收大致垂直地從膜反射之光為較佳。若為該態樣的測量，則能夠期待測量裝置小型化且處理節拍快之效果。

本發明的膜厚測量方法中，使所獲得之反射光譜與由利用預先獲取之上述膜及支撐體的折射率n值及消光係數k值之膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量含色素膜的膜厚。具體而言，利用與反射光譜擬合之理論波形的膜厚計算用理論式計算膜厚。

用於擬合之反射光譜的波長寬度（波長範圍）為50nm以上為較佳，100nm以上為更佳，200nm以上為進一步較佳，300nm以上為特佳。波長寬度（波長範圍）越寬，越能夠提高膜厚的測量精確度。上限並無特別限定，但從照射光源的波長範圍及受光元件的靈敏度範圍的觀點而言，1200nm以下為較佳，1000nm以下為更佳。又，本發明的膜厚測量方法中，使包含波長400～1600nm的至少一部分之範圍的反射光譜與理論波形擬合而測量含色素膜的膜厚為較佳，使包含波長400～800nm的至少一部分之範圍的反射光譜與理論波形擬合而測量含色素膜的膜厚為更佳，從測量精確度的觀點而言，使包含波長400～800nm的範圍之反射光譜與理論波形擬合而測量含色素膜的膜厚為進一步較佳。

作為反射光譜與理論波形的擬合方法，曲線擬合法（Curve fitting method）。具體而言，可舉出比較所測出之反射光譜與由膜厚計算用理論式獲得之理論波形，抽取與藉由反射率分光法（光干涉式）等方法測出之反射光譜最近似之理論波形，並基於該理論波形計算膜厚之方法等。例如，反射光譜與理論波形在GOF（擬合度）值為0.95以上時，能夠判定為兩者擬合。再者，GOF為以均方根方法算出之值。例如，能夠將藉由Filmetrix公司製、膜厚測量機F50計測時算出之GOF值作為判斷基準。

依本發明的膜厚測量方法，能夠精確度良好地測量含色素膜的膜厚。又，依本發明的膜厚測量方法，即使形成於支撐體上之膜為積層膜，藉由對各層的膜分別獲取折射率n值及消光係數k值，亦能夠同時測量各層的膜的膜厚，或僅選擇性地測量特定層的膜厚。例如，為含色素膜與透明膜的積層膜時，能夠同時測量含色素膜的膜厚與透明層的膜厚，或僅測量含色素膜的膜厚。

藉由將本發明的膜厚測量方法引入到產品的製造步驟或生產管理步驟中，抑制最終產品的品質的偏差等，從而能夠製造出品質良好的產品。例如，為濾色器時，若按產品在膜厚上存在偏差，則有時會對分光特性產生影響，但藉由以測量膜厚以使產品的膜厚變得均勻的方式進行管理，能夠抑制濾色器的分光特性的偏差。

依本發明的膜厚測量方法，藉由與元件結構分開設定測量膜厚之對象區域，即使在元件上亦能夠測量膜厚。具體而言，能夠藉由在將元件切分成單個之切割線上以1000μm以下形成膜厚測量用圖案，將膜厚儀的測量光點直徑設為小於1000μm者而進行測量。再者，元件結構上確保有大於膜厚儀的光點的能夠進行膜厚測量的區域之情況除外。

本發明的膜厚測量方法，能夠較佳地利用於在基材上塗佈抗蝕劑而測量膜厚之抗蝕劑塗佈步驟或品質保證中，而並不僅限於元件結構。 [實施例]

以下舉出實施例進一步具體說明本發明。示於以下實施例之材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等只要不脫離本發明的趣旨，便能夠進行適當變更。因此，本發明的範圍並不限定於以下所示之具體例。

[試驗例1] （綠色膜的分光特性、折射率n值及消光係數k值的測量）在石英基板上塗佈綠色抗蝕劑（產品名FFSG-7328、FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製），在100℃下加熱120秒鐘而形成了厚度0.6μm的綠色膜。該綠色膜的膜厚係使用Dektak（BRUKER公司製）測量的。接著，使用MCPD3000（Otsuka Electronics Co.,Ltd.製），以5nm間距測量了所獲得之綠色膜的波長400～800nm的透射率。再者，將僅石英基板的測量值設為基準線。又，使用橢圓偏振儀（UVISEL、HORIBA，Ltd.製）以5nm間距測量了綠色膜的波長400～1000nm的折射率n值及消光係數k值。再者，將僅石英基板的測量值設為基準線。基於橢圓偏振儀的折射率n值及消光係數k值係，相對於s偏光與p偏光的相位差Δ、s偏光與p偏光的反射振幅比角tan（Ψ）的參數，對10倍透射率進行加權而進行擬合，作為石英基板上的1層均質膜進行分析而獲得的。又，由使用橢圓偏振儀獲得之綠色膜的消光係數k值計算透射率而求出計算值的透射光譜，並比較該計算值的透射光譜與實測值的透射光譜而確認了綠色膜的消光係數k值的精確度。計算值的透射光譜與實測值的透射光譜擬合時，使用了利用橢圓偏振儀獲得之折射率n值及消光係數k值。另一方面，計算值的透射光譜未與實測值的透射光譜擬合時，利用橢圓偏振儀再次測量綠色膜的折射率n值及消光係數k值，進行了上述的精確度確認。進而，計算值的透射光譜與實測值的透射光譜大致重合時，判定為計算值的透射光譜與實測值的透射光譜擬合。

（膜厚測量）＜實施例1＞作為樣本，使用了在矽基板上旋塗綠色抗蝕劑，在100℃下加熱120秒鐘而形成綠色膜者。又，作為膜厚測量器，使用了Filmetrix公司製F50。向該膜厚測量器輸入了矽基板及綠色膜的折射率n值及消光係數k值。作為折射率n值及消光係數k值，在波長200～1000nm範圍輸入了5nm間距的資料。再者，矽基板的折射率n值及消光係數k值輸入了文獻值。綠色膜的折射率n值及消光係數k值輸入了上述測量值。在膜厚測量器設置樣本，對樣本照射波長400～1600nm的光，並接收來自樣本的反射光而獲得了反射光譜。使該反射光譜（波長範圍400～1600nm）與由使用輸入於膜厚測量器之上述折射率n值及消光係數k值之膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量了綠色膜的膜厚。綠色膜的膜厚為0.953μm。再者，GOF為0.98，因此判定為反射光譜與理論波形擬合。用掃描型電子顯微鏡（S4800、Hitachi High-Technologies Corporation製、倍率=50000倍、HV/IP=2.0kV/10μA）測量了該綠色膜的膜厚，其結果確認到與基於膜厚測量器的測量值大致相同。

在實施例1中，使用波長400～800nm範圍的反射光譜或波長800～1600nm範圍的反射光譜波長與理論波形擬合亦測出了綠色膜的膜厚。

＜比較例1＞除了在實施例1中未輸入矽基板及綠色膜的折射率n值及消光係數k值之外，進行與實施例1相同的操作。樣本的反射光譜未能與理論波形擬合，而未能測出膜厚。GOF低於0.95。

[試驗例2] （黑色膜的分光特性、折射率n值及消光係數k值的測量）在石英基板上旋塗黑色抗蝕劑（產品名SI5000、FUJIFILM Electronic Materials Co.,Ltd.製），在100℃下加熱120秒鐘而形成了厚度1.0μm的黑色膜。黑色膜的膜厚係使用Dektak（BRUKER公司製）測量的。使用V7200（JASCO Corporation製），以5nm間距測量了所獲得之黑色膜的波長400～1600nm的透射率。再者，將僅石英基板的測量值設為基準線。又，利用橢圓偏振儀（UVISEL、HORIBA，Ltd.製）以5nm間距測量了黑色膜的波長400～1000nm的折射率n值及消光係數k值。再者，將僅石英基板的測量值設為基準線。基於橢圓偏振儀的折射率n值及消光係數k值係，相對於s偏光與p偏光的相位差Δ、s偏光與p偏光的反射振幅比角tan（Ψ）的參數，對10倍透射率進行加權而進行擬合，作為石英基板上的1層均質膜進行分析而獲得的。又，由使用橢圓偏振儀獲得之黑色膜的消光係數k值計算透射率而求出計算值的透射光譜，並比較該計算值的透射光譜與實測值的透射光譜而確認了黑色膜的消光係數k值的精確度。計算值的透射光譜與實測值的透射光譜擬合時，使用了利用橢圓偏振儀獲得之折射率n值及消光係數k值。另一方面，計算值的透射光譜未與實測值的透射光譜擬合時，利用橢圓偏振儀再次測量黑色膜的折射率n值及消光係數k值，進行了上述的精確度確認。再者，計算值的透射光譜與實測值的透射光譜大致重合時，判定為計算值的透射光譜與實測值的透射光譜擬合。

（膜厚測量）＜實施例2＞作為樣本，使用了在矽基板上旋塗黑色抗蝕劑，在100℃下加熱120秒鐘而形成黑色膜者。又，作為膜厚測量器，使用了Filmetrix公司製F50。向該膜厚測量器輸入了矽基板及黑色膜的折射率n值及消光係數k值。作為折射率n值及消光係數k值，在波長200～1000nm範圍輸入了5nm間距的資料。再者，矽基板的折射率n值及消光係數k值輸入了文獻值。黑色膜的折射率n值及消光係數k值輸入了上述測量值。在膜厚測量器設置樣本，對樣本照射波長400～1600nm的光，並接收來自樣本的反射光而獲得了反射光譜。使該反射光譜與由使用輸入於膜厚測量器之上述折射率n值及消光係數k值之膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量了黑色膜的膜厚。黑色膜的膜厚為0.865μm。再者，GOF為0.97，因此判定為反射光譜與理論波形擬合。用掃描型電子顯微鏡（S4800、Hitachi High-Technologies Corporation製、倍率=50000倍、HV/IP=2.0kV/10μA）測量了該黑色膜的膜厚，其結果確認到與基於膜厚測量器的測量值大致相同。

在實施例2中，使用波長400～800nm範圍的反射光譜或波長800～1600nm範圍的反射光譜波長與理論波形擬合亦測出了黑色膜的膜厚。

＜比較例2＞除了在實施例2中未輸入矽基板及黑色膜的折射率n值及消光係數k值之外，進行與實施例2相樣的操作。樣本的反射光譜無法未能論波形擬合（GOF低於0.95），而未能測出膜厚。

100‧‧‧光源 101‧‧‧偏振器 102‧‧‧樣本 103‧‧‧相位調變器 104‧‧‧後檢偏器 105‧‧‧檢測器

圖1係橢圓偏振儀的示意圖。圖2係表示實施例1的反射光譜（實測、理論波形）之圖，縱軸為反射率（單位：%），橫軸為波長（單位：nm）。

100‧‧‧光源

101‧‧‧偏振器

102‧‧‧樣本

103‧‧‧相位調變器

104‧‧‧後檢偏器

105‧‧‧檢測器

Claims

一種膜厚測量方法，其對形成於支撐體上之膜照射光而接收來自該支撐體或該膜的反射光，並使接收之該反射光的反射光譜與由膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量該膜的膜厚，該膜包含含色素膜，該含色素膜包含在波長400~1600nm範圍的至少一部分具有吸收之色素，在用於膜厚測量之波長的範圍內，關於複數個波長預先獲取該膜及該支撐體的折射率n值及消光係數k值，並使該反射光譜與由利用該預先獲取之該膜及該支撐體的折射率n值及消光係數k值之膜厚計算用理論式獲得之理論波形擬合而測量該含色素膜的膜厚，其中該含色素膜的折射率n值及消光係數k值使用：利用橢圓偏振儀測量該含色素膜的折射率n值及消光係數k值，利用該測出之消光係數k值計算透射率並求出計算值的透射光譜，所獲得之該計算值的透射光譜與測量該含色素膜的透射率而獲得之實測值的透射光譜擬合之值。
如申請專利範圍第1項所述之膜厚測量方法，其中在用於膜厚測量之波長的範圍內，以波長50nm以下的間隔預先獲取複數個、該膜及該支撐體的折射率n值及消光係數k值。
如申請專利範圍第1項所述之膜厚測量方法，其中該色素為選自彩色色素及黑色色素中之至少一種。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之膜厚測量方法，其中使包含波長400~1600nm的至少一部分之範圍的反射光譜與該理論波形擬合而測量該含色素膜的膜厚。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之膜厚測量方法，其中使包含波長400~800nm的至少一部分之範圍的反射光譜與該理論波形擬合而測量該含色素膜的膜厚。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之膜厚測量方法，其中該含色素膜具有選自紅色、綠色、藍色、黃色、綠藍色、品紅色及黑色中之色相。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之膜厚測量方法，其中該膜為積層膜。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之膜厚測量方法，其中該含色素膜包含含有黑色色素的黑色膜。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之膜厚測量方法，其中該複數的波長的間隔為20nm以下。