JP2004279296A - 膜厚取得方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】膜厚取得方法に関し、簡単な構成により平板上に設けた薄膜の膜厚の面内分布を高速に取得する。
【解決手段】単色或いはフィルタにより単色化した光源3のいずれかの光源3からの照射光4を測定対象物である基板1上に設けた被膜2に入射させ、被膜2からの干渉を起こした反射光5を、被膜2の主面に対する照射光4の入射角をステップ的に変化させながら受光装置6により測定し、測定した反射光5の受光強度の変動における極大値と極小値を取る照射光4の入射角から前記被膜2の膜厚を取得する。
【選択図】 図1
【解決手段】単色或いはフィルタにより単色化した光源3のいずれかの光源3からの照射光4を測定対象物である基板1上に設けた被膜2に入射させ、被膜2からの干渉を起こした反射光5を、被膜2の主面に対する照射光4の入射角をステップ的に変化させながら受光装置6により測定し、測定した反射光5の受光強度の変動における極大値と極小値を取る照射光4の入射角から前記被膜2の膜厚を取得する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は膜厚取得方法に関するものであり、液晶表示装置等の製造工程において、平板上に薄膜を成膜する際に、成膜した薄膜の膜厚の分布を簡単な装置構成で高速に得るための手法に特徴のある膜厚取得方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置等の製造工程においては、フォトレジストの塗布工程或いは反射防止膜の堆積工程等の多数の薄膜の成膜工程を必要としているが、このような薄膜の成膜工程においては、薄膜の膜厚を均一にする必要があり、特に、液晶パネルが大型化するに伴って、製造歩留りを高めるためにはより一層の面内均一化が必要になっている。
【0003】
従来、この様な薄膜の膜厚を非接触で測定する方法としては、干渉による偏光の変化を用いるタイプと、干渉による分光反射率の変化を用いるものなどが知られている。
【0004】
このうち、干渉による偏光の変化を用いるタイプとしては、エリプソメータがあり、このエリプソメータは、入射光と反射光の偏光の変化を測定して解析し、膜厚、光学定数、物質特性などを測定する装置である。
この測定で得られるデータは多岐に渡ること、複雑な構成の膜などの測定も可能であることなどの特徴があるが、装置は一般に高価である。
【0005】
一方、分光反射率を利用した膜厚計は、白色光を薄膜で反射させると、干渉のために波長によって反射光強度が変動する分光反射率が得られる。
これを分光器で測定して得られた波形とのフィッティングや極大・極小解析により膜厚や光学定数を測定することができる。
【0006】
また、反射光の強度の極大値及び極小値と視野角との関係を利用して、膜厚等を求める方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この提案においては、試料自体を回転させて入射角を変化させるとともに、2波長の偏光光を用いるもので、異方性薄膜の屈折率n及び膜厚dを算出するものである。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−5699号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の膜厚検査技術は、基本的に同時には局所的な1点の膜厚を測定することしかできないという問題があり、基板面内の膜厚分布を測定するためには多大の時間を要するという問題がある。
【0009】
また、エリプソメータにせよ、分光器を用いた膜厚計にせよ、測定器部分が高価で大掛かりなため、測定器をアレイ状に配置して同時に広い面積を測定するというアプローチをとることも現実的には困難である。
【0010】
そのため、広い面積の膜厚分布を取得するためには、測定器を測定対象物に沿って走査することが必要となるが、液晶パネルなどを高い解像度で膜厚分布測定を行おうとすれば、多大な時間を要することになる。
特に、液晶パネルの大画面化に伴って測定に要する時間が大幅に増大することになる。
【0011】
また、上述の特許文献1における提案は、装置構成及び具体的測定原理が特殊であり、これをそのまま大画面の液晶パネル等における薄膜の膜厚分布の測定に適用できないという問題があり、適用したとしても測定・分析に多大の時間を要するという問題がある。
【0012】
したがって、本発明は、簡単な構成により平板上に設けた薄膜の膜厚の面内分布を高速に取得することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
図1は、本発明の原理的構成の説明図であり、ここで、図1を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1参照
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、膜厚取得方法において、単色或いはフィルタにより単色化した光源3のいずれかの光源3からの照射光4を測定対象物である基板1上に設けた被膜2に入射させ、被膜2からの干渉を起こした反射光5を、被膜2の主面に対する照射光4の入射角をステップ的に変化させながら受光装置6により測定し、測定した反射光5の受光強度の変動における極大値と極小値を取る照射光4の入射角から前記被膜2の膜厚を取得することを特徴とする。
【0014】
この様に、本発明では膜厚の変化を波長依存性や偏光状態の変化として捉えるのではなく、角度依存性の現象として捉えるものであり、これによって、受光装置6は単純に輝度の変化を取得するだけで良いものとなるので、装置構成を簡素化することができるとともに、測定に要する時間を大幅に短縮することができる。
なお、単色化のためのフィルタは、光源3側に設けても良いし、受光装置6側に設けても良いが、受光装置6側に設けた方がフィルタの小型化が可能になる。
【0015】
特に、測定対象物である基板1上に設けた被膜2の屈折率が既知であることを前提としているので、係数の推定などの必要がなく、受光強度の変化における極大値、極小値のペアを用いてより直接的に膜厚を求めることができるので、測定が簡素化される。
【0016】
(2)また、本発明は、上記(1)において、測定した反射光5の受光強度の変動と予め取得した既知の薄膜の膜厚における反射光5の受光強度の変動とのフィッティングを行うことによって薄膜の膜厚を取得することを特徴とする。
【0017】
この様に、既知の薄膜の膜厚における反射光5の受光強度を予め取得してデータベース化し、このデータベースを測定した反射光5の受光強度の変動と比較することによって、簡単に薄膜の膜厚を取得することができる。
【0018】
(3)また、本発明は、上記(1)または(2)において、受光装置6として、エリアセンサタイプのイメージセンサを用いて、視野角―反射光強度の関係を高速に取得して薄膜の膜厚の2次元分布を得ることを特徴とする。
【0019】
この様に、受光装置6としてエリアセンサタイプのイメージセンサを用いることによって、大面積のデータを一括して取得することができ、そのまま薄膜の膜厚の2次元分布を短時間で得ることができる。
なお、この場合に用いるイメージセンサとしてはCCDタイプのエリアセンサでもCMOSタイプのエリアセンサでも良く、制限は受けないものである。
【0020】
(4)また、本発明は、上記(3)において、被膜を設けた基板を、イメージセンサの1ピクセルに対応する距離だけステップ的に移動しながら反射光強度を測定することを特徴とする。
【0021】
この様に、イメージセンサの1ピクセルに対応する距離だけステップ的に移動しながら反射光強度を測定することによって、イメージセンサの有する最大の解像度の受光強度の変動データを得ることができる。
【0022】
(5)また、本発明は、上記(5)において、ステップ的に連続して取得した反射光5の受光強度の内、所定の入射角における受光強度分布を、各入射角毎に求め、基板1上におけるイメージセンサの1ピクセルに対応する大きさの同じ位置における視野角―反射光強度の関係から薄膜の膜厚の2次元分布を得ることを特徴とする。
【0023】
この様に、ステップ的に連続して取得した反射光5の受光強度の内、所定の入射角における受光強度分布を各入射角毎に求めることによって、イメージセンサの1ピクセルに対応する大きさの同じ位置における視野角―反射光強度の関係を簡単に取得することができ、それによって、薄膜の膜厚の2次元分布を短時間で取得することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
ここで、図2乃至図6を参照して、本発明の実施の形態の膜厚取得方法を説明する。
図2参照
図2は、本発明の実施の形態に用いる膜厚取得装置の概念的構成図であり、面光源11、エリアセンサ型のCCDカメラ12、測定対象の薄膜が成膜された測定パネル13、測定パネル13を搭載して一方向に移動する移動ステージ14、移動ステージ14を移動させるためのレール15、ステージ制御用のモータ16、ステージ位置からCCDカメラ12を制御するためのトリガ信号を伝達するためのトリガ信号線17、測定パネル13からの反射光の内の特定の波長成分を取り出すためのバンドパスフィルタ18から構成される。
【0025】
この場合の面光源11としては、例えば、通常の蛍光管を用い、面光源表面で十分に拡散されて見込み角によって輝度、色度の変動がないように構成する。
【0026】
また、バンドパスフィルタ18は面光源11からの光を単色光化するためのもので、できるだけ半値幅の狭いバンドパスフィルタが望ましいが、分光透過特性に入射角依存性があってはならない。
【0027】
また、必ずしもバンドパスフィルタ18自体の半値幅は狭くなくても、面光源11のスペクトル特性をうまく利用して単色光に近いものを実現することもできる。
なお、この面光源11に単色光源を利用した場合には、バンドパスフィルタ18は不要になる。
【0028】
また、トリガ信号線17は、移動ステージ14が特定のステップだけ移動する毎にCCDカメラ12がフレーム取り込みを行うためのものである。
なお、トリガ信号線17の代わりに移動ステージ14、もしくはレール15に取り付けたセンサによって同様の機能を持たせることも可能である。
【0029】
また、この構成において、CCDカメラ12の光軸を鉛直線に対して約30°傾けて設置して、受光強度において干渉による極大値及び極小値が明瞭に現れ易い入射角における反射光を受光できるようにする。
【0030】
また、CCDカメラ12のレンズ19の図の紙面に平行な方向の画角は40°とし、CCDカメラ12を30°傾けたことと合わせて、この設定で測定パネル13に対する入射角が50°の光線まで受光することが可能となる。
【0031】
なお、CCDカメラ12で撮像した画像は、カメラの傾きの影響とレンズ19の収差で歪みが発生するため、撮像した画像には、その後の処理に先立って歪みの補正を行い、移動ステージ14がどの位置にあっても、測定パネル13の画像の形が正しく、大きさも等しい画像が得られるようにする。
【0032】
なお、CCDカメラ12を垂直下向きに向け、かつ収差の十分小さいレンズ19を用いた場合には、この歪み補正は不要である。
また、レンズ19や面光源11の周辺減光などの、全ての画像に対して同様の操作を行えば良く、補正もこの時点で行う。
【0033】
また、画像撮像のタイミングは、移動ステージ14を移動させながら、移動ステージ14が一定のステップ分だけ移動するごとにトリガ信号をCCDカメラ12に送ることで制御するものであり、これによって、一定間隔で測定パネル13を動かした複数の画像が得られる。
なお、この一定のステップの長さは、歪み補正後の撮像画像でCCDカメラ12における1ピクセルに相当する測定パネル面での長さに等しい。
【0034】
図3参照
図3は、CCDカラメ12と測定パネル13の位置関係のみを抜き出した図であり、この図において、測定パネル13を位置Aから位置Bまで移動させながら、一定間隔で画像を撮像する。
この時に得られた一連の画像は、図より明らかなように、測定パネル13上の全ての地点においてθ1 〜θ2 の間のすべての角度から見た時の輝度に関するデータを含むことになる。
【0035】
次に、図4乃至図6を参照して、上記の手法によって取得した画像より各点の輝度と角度の関係を得る方法を説明する。
図4参照
図4は、画像処理過程の説明図であり、CCDカメラ12は高さHに設定されており、n−2,n−1、n・・・は移動ステージ14上の位置を表している。
このそれぞれの位置間の距離は、得られた画像に歪み補正を施した画像において、1 ピクセルに相当する実際の測定パネル13上での長さΔである。
なお、CCDカメラ12から、測定パネル13を置いた平面上に垂線を下ろした点Oから、位置nまでの距離はLである。
【0036】
移動ステージ14とともに、検査対象の測定パネル13を、図中右方向に移動させながら、Δだけ移動する毎に画像を1枚取得し、得られた一連の画像を、パネルm、m+1、m+2・・・として順次表している。
【0037】
なお、図においては、各パネルは、列の集合として描かれているが、これは歪み補正後の画像における1つのピクセル列に相当しており、測定パネル13の実際の構造とは関係はない。
【0038】
この場合、m、m+1、m+2・・・と番号が上がるにつれて、パネルはΔずつ同一平面上を右に移動しているが、理解を容易にするため、m+1以降は上にずらして図示している。
また、位置nにあるピクセル列を横縞のハッチングで、位置n+1にあるピクセル列を右下がりの斜線のハッチングで、位置n−1にあるピクセル列を右上がりの斜線のハッチングで表している。
【0039】
図5(a)乃至(c)参照
次いで、m、m+1、m+2・・・と得られた画像のうち、CCDカメラ12に対して同じ反射角の位置に位置するピクセル列のみを抜き出して、右から順に並べて新たな各視野角画像を得る。
この場合、m、m+1、m+2・・・のそれぞれは、ゆがみの補正が行われているため、滑らかにつながり一つの画像となる。
【0040】
図5(a)乃至(c)参照
図5(a)乃至(c)は、それぞれ上述の操作で得た位置n+1、位置n、及び、位置n−1における画像であり、それぞれ互いにΔだけ異なった同一の反射角、したがって、同一の入射角における実際の測定パネル13における反射光強度分布を表していることになる。
したがって、それぞれの視野角の画像において、同じ位置のピクセルは実際の測定パネル13上でも同じ位置を表すことになる。
【0041】
図6(a)参照
次いで、各視野角画像を順次重ねて、同じ位置のピクセルの値を並べることで、ある点における角度と反射光強度の関係を得る。
【0042】
図6(b)参照
図6(b)は、この様にして得られた反射光強度の入射角依存性を模式的に表したもので、極大値と極小値とを繰り返す変動波形が得られる。
このようにして得た反射光強度の変動波形における極大値を取る角度と、極小値を取る角度のうち、任意の隣り合った組を一つ検出する。
【0043】
この角度をα及びβとすると、薄膜の干渉に関する公式より、下記の式が成立する。
mλ=2d(n2 −sin2 α)1/2 ・・・(1)
(m−1/2)λ=2d(n2 −sin2 β)1/2 ・・・(2)
但し、mは任意の自然数、λは面光源11の波長、dは測定対象物の薄膜の膜厚、nは薄膜の屈折率である。
なお、空気の屈折率n0 はn0 =1として無視している。
【0044】
上記の式(1)及び式(2)より、
となる。
【0045】
ここで、屈折率n及び波長λは既知であるので、得られた角度α及びβを代入することによって、膜厚dが求まる。
この操作を全ての点に適用することで、膜厚の2次元分布を得ることができる。
【0046】
以上を前提として、図7乃至図10を参照して、具体的測定方法を説明する。
この場合、測定対象となる測定パネル13は、サイズが1800mm×1500mmの液晶パネルであり、ガラス基板上に塗布したレジスト膜の膜厚を測定する。
なお、この場合のバンドパスフィルタ18における中心透過波長λを、λ=589nmとし、このλ=589nmにおけるレジスト膜の屈折率nはn=1.5572とする。
【0047】
図7参照
この場合の膜厚取得装置の装置構成としては、1800mm×1500mmの液晶パネルを画像を一度の移動ステージ14の移動によって取得するために複数台のCCDカメラ12を使用して1500mm幅をカバーするように構成する。
【0048】
また、CCDカメラ12は、レンズ19の主点から移動ステージ14距離が440mmのの高さHに30°の傾きを持って設置し、スキャン方向には、θ1 =15°からθ2 =60°までの視野角の画像を取得できるように構成する。
ものとする。図7 に、その配置を示す。
【0049】
ここで、塗布するレジスト膜の膜厚は2000nm(=2μm)とし、これを、3 %の膜厚変化を検出可能にすることを目標とするが、目標の3%に対して、安全率を掛けて0.3%の膜厚分解能を持つように構成する。
【0050】
2000nmの膜厚の0.3%の膜厚は6nmであるので、膜厚の有効桁数は3桁よりも少し高くする必要がある。
また、式(4)より、角度αとβが十分に離れている( 一般にこの条件は満たされている) とすれば、角度の分解能も同程度必要であるため、必要な角度の分解能を0.05°(=3′)とする。
【0051】
また、上述の反射光強度の測定から得られた変動波形から、ピーク検出のアルゴリズムを使用してピークと谷を検出する際に、分割した区間毎に2 次式で近似を行うため、サンプリング間隔よりも高い分解能でピークの検出を行うことができる。
【0052】
事前に実際にピーク検出のテストを行ったところ、位置検出間隔を0.2°とし、その信号に変動波形の振幅の±1%のノイズが乗るものとした時に、ほぼ0.05°以下のピーク検出精度を出せることが確認された。
なお、この1%のノイズに、各ピクセルの感度のばらつきや、光学系の汚れ、面光源11の輝度ムラや、レンズ19の歪曲収差の補正などの位置検出精度の誤差が含まれるものとする。
【0053】
したがって、この実施の形態では、ダーク補正、フラット補正によるCCDセンサ12や面光源11のノイズや、歪み補正などの位置検出精度のノイズが1%程度に抑えられるものとして、角度の検出間隔を0.2°とする。
【0054】
図7において、測定パネル13上の各点におけるΔxとΔθの関係は、
x=H・tanθであるので、
dx/dθ=H/cos2 θ
となり、したがって、
Δx=(H/cos2 θ)Δθ ・・・(5)
で近似できる。
【0055】
ここで、測定視野角θにおいて、Δx当りのΔθの変化量が一番大きくなる視野角θ1 =15°付近について、Δxを計算してみると、1ピクセル分の視野角の変化量をΔθとすると、
となる。
したがって、位置検出誤差を、少なくとも1.6mm以下には抑えなくてはならないことがわかる。
【0056】
また、上述のように30°傾けたCCDカメラ12を使用して、視野角θ1 =15°からθ2 =60°までカバーするためには、レンズ19の長辺方向の画角は60°以上必要であるが、CCDカメラ12として所謂1/3型CCDカメラを使用した場合、レンズ19の焦点距離は4mmが適当となる。
【0057】
この時、短辺方向の画角は約48°であるので、視野角θ1 =15°付近で、405mmの幅をカバーすることができ、したがって、1500mmの長さをカバーするためには、1500/405≒3.7であるので、4台のCCDカメラ12を用いれば良い。
【0058】
また、405mmの幅をカバーすることができるCCDカメラ12で、短辺方向において1.6mm以上の高解像度でカバーするためには、水平方向の画素数が、254(≒405/1.6)以上必要である。
したがって、640×480×のVGA規格の解像度のCCDカメラ12を用いれば良いことになる。
【0059】
次に、ある点における膜厚取得の例を説明する。
図7に示すように、移動ステージ14の移動、即ち、スキャンによって、CCDカメラ12から移動ステージ14に鉛直に下ろした点O上を通過する画面の中心軸上の点P1 において、膜厚2000nm=2μmの場合の反射光強度、即ち、輝度と位置の関係のデータを作成した。
【0060】
この場合、実際の状況を想定して、データに±1%のランダムノイズを付加し、さらに8bitに丸めたところ、図7の原点Oからの距離Lと、反射光強度分布が図8乃至図10に表として示すデータが得られた。
【0061】
図8乃至図10参照
この得られたデータ列に対して、ピーク検出を掛けたところ、第1の極大値がL=253.49mmの位置、第1の極小値がL=408.43nmの位置であることが検出された。
【0062】
ここで、原点Oから距離Lにある点P1 の視野角θは、CCDカメラ12の高さをHとすると、
θ=tan−1(L/H)
で求められるから、H=440mmであるので、第1の極大値における視野角αは、
となる。
【0063】
一方、第1の極小値における視野角βは、
となる。
【0064】
次いで、得られたα=29.95°とβ=42.87°を、既知のλ=589nm及びn=1.5572とともに、上記の(4)式に代入すると、
d≒1986nm
となり、想定膜厚である2000nmとの誤差は0.7%〔=(2000−1986)/2000=14/2000〕であった。
【0065】
次に、図11乃至図14を参照して、中心軸以外の一般の点の膜厚の求め方を説明する。
図11参照
図11に示すように、レンズ19の主点から移動ステージ14に垂直に下ろした点をO、移動ステージ14のスキャンによって点Oを通過する線を中心線とすると、測定対象の点P2 から中心線に垂線を下ろした点P2 ′と、Oとの距離をL、P2 から中心線までの距離をWとする。
なお、左に向かう方向をLの、奥に向かう方向をWのプラス方向に取る。
【0066】
この場合もCCDカメラ12の高さHは同様にH=440mmとし、d=150mmの位置の点P2 においてレジスト膜の膜厚が2100nmであると想定して反射光強度と位置の関係のデータを作成した。
なお、この場合も同様に実際の状況を想定して、データに±1%のランダムノイズを付加し、さらに8bitに丸めたところ、図12乃至図14に表として示すデータが得られた。
なお、図12乃至図14における距離Lは、原点Oから中心線における点Dまでの距離を示している。
【0067】
図12乃至図14参照
この得られたデータ列に対して、ピーク検出を掛けたところ、第1の極大値がL=370.21mmの位置、第1の極小値がL=203.67nmの位置であることが検出された。
【0068】
ここで、点P2 の視野角θは、
θ=tan−1(L′/H)
で求められ、ここで、L′=(L2 +W2 )1/2 であり、また、H=440mmであるので、第1の極大値における視野角αは、
となる。
【0069】
一方、第1の極小値における視野角βは、
となる。
【0070】
次いで、得られたα=42.23°とβ=29.89°を、既知のλ=589nm及びn=1.5572とともに、上記の(4)式に代入すると、
d≒2088nm
となり、想定膜厚である2100nmとの誤差は0.6%〔=(2100−2088)/2000=12/2000〕であった。
【0071】
以上のような変換を全ての点Pに適用することで、パネル全面に渡るレジスト膜の膜厚の2次元分布を最低でも3%の精度で得ることができる。
【0072】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の実施の形態においては受光装置としてCCD型のエリアセンサを用いているが、CMOS型或いはMOS型のエリアセンサを用いても良いものである。
【0073】
また、上記の実施の形態において設定したカメラの傾斜角、設置高さH、画像を取り込む視野角は単なる一例であり、使用するカメラの解像度や、使用するレンズの開口数に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0074】
また、上記実施の形態においては、取得した反射光強度の変動波形から一対の隣接する極大値と極小値とを用いて膜厚を求めているが、このような方法に限られるものではなく、例えば、極大値及び極小値の組を複数取得して、それぞれの組から算出される膜厚の平均を取っても良いものであり、この方法を採用することによって、角度検出のバラつきを抑制することができる。
【0075】
或いは、実測によって得られた変動波形と理論的に求めた角度−輝度相関曲線とをフィッティングして、膜厚だけではなく屈折率や吸収係数などの光学定数を求めることもできるものであり、演算時間と測定目的に応じて、最適な方法を選択するようにする。
【0076】
また、上記の実施の形態においては、液晶パネルにおけるレジスト膜の膜厚の取得方法として説明しているが、レジスト膜に限られるものではなく、各種の薄膜の膜厚の測定に適用されるものであり、光源となる波長に対して透明或いは半透明であれば良く、例えば、サイドライト方式のバックライト或いはサイドライト方式のフロントライトにおける導光板の光出射面に設ける反射防止膜の成膜に工程にも適用されるものである。
【0077】
また、本発明は、液晶パネルに限られるものではなく、プラズマ表示装置等の他の表示装置における成膜工程、或いは、半導体装置等の各種のデバイスの製造工程における各種の成膜工程にも適用されるものである。
【0078】
さらには、本発明は特定の装置の成膜工程に限られるものではなく、表面が平坦な基板にミクロン〜サブミクロンオーダの薄膜を成膜する全ての成膜工程に適用されるものである。
【0079】
【発明の効果】
本発明によれば、一般的なCCDカメラ等のエリアセンサ型のイメージセンサを用いて大面積の画像を一括して取得しているので、測定を簡単に且つ高速で行うことができ、また、分光器などの特殊な測定器を必要としないので装置構成を簡素化することができ、ひいては、大型画像表示装置等の低コスト化・高表示品質化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の実施の形態に用いる膜厚取得装置の概念的構成図である。
【図3】CCDカメラと測定パネルの位置関係の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態における画像処理過程の説明図である。
【図5】位置n+1、位置n、及び、位置n−1における画像の説明図である。
【図6】角度−反射光強度相関の取得方法の説明図である。
【図7】具体的測定方法における中心線にある点P1 を測定する場合の位置関係の説明図である。
【図8】L=116.8〜273.6nmにおける反射光強度の説明図である。
【図9】L=275.2〜432.0nmにおける反射光強度の説明図である。
【図10】L=433.6〜523.2nmにおける反射光強度の説明図である。
【図11】具体的測定方法における点P2 を測定する場合の位置関係の説明図である。
【図12】L=116.8〜273.6nmにおける反射光強度の説明図である。
【図13】L=275.2〜432.0nmにおける反射光強度の説明図である。
【図14】L=433.6〜523.2nmにおける反射光強度の説明図である。
【符号の説明】
1 基板
2 被膜
3 光源
4 照射光
5 反射光
6 受光装置
11 面光源
12 CCDカメラ
13 測定パネル
14 移動ステージ
15 レール
16 モータ
17 トリガ信号線
18 バンドパスフィルタ
19 レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は膜厚取得方法に関するものであり、液晶表示装置等の製造工程において、平板上に薄膜を成膜する際に、成膜した薄膜の膜厚の分布を簡単な装置構成で高速に得るための手法に特徴のある膜厚取得方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置等の製造工程においては、フォトレジストの塗布工程或いは反射防止膜の堆積工程等の多数の薄膜の成膜工程を必要としているが、このような薄膜の成膜工程においては、薄膜の膜厚を均一にする必要があり、特に、液晶パネルが大型化するに伴って、製造歩留りを高めるためにはより一層の面内均一化が必要になっている。
【0003】
従来、この様な薄膜の膜厚を非接触で測定する方法としては、干渉による偏光の変化を用いるタイプと、干渉による分光反射率の変化を用いるものなどが知られている。
【0004】
このうち、干渉による偏光の変化を用いるタイプとしては、エリプソメータがあり、このエリプソメータは、入射光と反射光の偏光の変化を測定して解析し、膜厚、光学定数、物質特性などを測定する装置である。
この測定で得られるデータは多岐に渡ること、複雑な構成の膜などの測定も可能であることなどの特徴があるが、装置は一般に高価である。
【0005】
一方、分光反射率を利用した膜厚計は、白色光を薄膜で反射させると、干渉のために波長によって反射光強度が変動する分光反射率が得られる。
これを分光器で測定して得られた波形とのフィッティングや極大・極小解析により膜厚や光学定数を測定することができる。
【0006】
また、反射光の強度の極大値及び極小値と視野角との関係を利用して、膜厚等を求める方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この提案においては、試料自体を回転させて入射角を変化させるとともに、2波長の偏光光を用いるもので、異方性薄膜の屈折率n及び膜厚dを算出するものである。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−5699号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の膜厚検査技術は、基本的に同時には局所的な1点の膜厚を測定することしかできないという問題があり、基板面内の膜厚分布を測定するためには多大の時間を要するという問題がある。
【0009】
また、エリプソメータにせよ、分光器を用いた膜厚計にせよ、測定器部分が高価で大掛かりなため、測定器をアレイ状に配置して同時に広い面積を測定するというアプローチをとることも現実的には困難である。
【0010】
そのため、広い面積の膜厚分布を取得するためには、測定器を測定対象物に沿って走査することが必要となるが、液晶パネルなどを高い解像度で膜厚分布測定を行おうとすれば、多大な時間を要することになる。
特に、液晶パネルの大画面化に伴って測定に要する時間が大幅に増大することになる。
【0011】
また、上述の特許文献1における提案は、装置構成及び具体的測定原理が特殊であり、これをそのまま大画面の液晶パネル等における薄膜の膜厚分布の測定に適用できないという問題があり、適用したとしても測定・分析に多大の時間を要するという問題がある。
【0012】
したがって、本発明は、簡単な構成により平板上に設けた薄膜の膜厚の面内分布を高速に取得することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
図1は、本発明の原理的構成の説明図であり、ここで、図1を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1参照
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、膜厚取得方法において、単色或いはフィルタにより単色化した光源3のいずれかの光源3からの照射光4を測定対象物である基板1上に設けた被膜2に入射させ、被膜2からの干渉を起こした反射光5を、被膜2の主面に対する照射光4の入射角をステップ的に変化させながら受光装置6により測定し、測定した反射光5の受光強度の変動における極大値と極小値を取る照射光4の入射角から前記被膜2の膜厚を取得することを特徴とする。
【0014】
この様に、本発明では膜厚の変化を波長依存性や偏光状態の変化として捉えるのではなく、角度依存性の現象として捉えるものであり、これによって、受光装置6は単純に輝度の変化を取得するだけで良いものとなるので、装置構成を簡素化することができるとともに、測定に要する時間を大幅に短縮することができる。
なお、単色化のためのフィルタは、光源3側に設けても良いし、受光装置6側に設けても良いが、受光装置6側に設けた方がフィルタの小型化が可能になる。
【0015】
特に、測定対象物である基板1上に設けた被膜2の屈折率が既知であることを前提としているので、係数の推定などの必要がなく、受光強度の変化における極大値、極小値のペアを用いてより直接的に膜厚を求めることができるので、測定が簡素化される。
【0016】
(2)また、本発明は、上記(1)において、測定した反射光5の受光強度の変動と予め取得した既知の薄膜の膜厚における反射光5の受光強度の変動とのフィッティングを行うことによって薄膜の膜厚を取得することを特徴とする。
【0017】
この様に、既知の薄膜の膜厚における反射光5の受光強度を予め取得してデータベース化し、このデータベースを測定した反射光5の受光強度の変動と比較することによって、簡単に薄膜の膜厚を取得することができる。
【0018】
(3)また、本発明は、上記(1)または(2)において、受光装置6として、エリアセンサタイプのイメージセンサを用いて、視野角―反射光強度の関係を高速に取得して薄膜の膜厚の2次元分布を得ることを特徴とする。
【0019】
この様に、受光装置6としてエリアセンサタイプのイメージセンサを用いることによって、大面積のデータを一括して取得することができ、そのまま薄膜の膜厚の2次元分布を短時間で得ることができる。
なお、この場合に用いるイメージセンサとしてはCCDタイプのエリアセンサでもCMOSタイプのエリアセンサでも良く、制限は受けないものである。
【0020】
(4)また、本発明は、上記(3)において、被膜を設けた基板を、イメージセンサの1ピクセルに対応する距離だけステップ的に移動しながら反射光強度を測定することを特徴とする。
【0021】
この様に、イメージセンサの1ピクセルに対応する距離だけステップ的に移動しながら反射光強度を測定することによって、イメージセンサの有する最大の解像度の受光強度の変動データを得ることができる。
【0022】
(5)また、本発明は、上記(5)において、ステップ的に連続して取得した反射光5の受光強度の内、所定の入射角における受光強度分布を、各入射角毎に求め、基板1上におけるイメージセンサの1ピクセルに対応する大きさの同じ位置における視野角―反射光強度の関係から薄膜の膜厚の2次元分布を得ることを特徴とする。
【0023】
この様に、ステップ的に連続して取得した反射光5の受光強度の内、所定の入射角における受光強度分布を各入射角毎に求めることによって、イメージセンサの1ピクセルに対応する大きさの同じ位置における視野角―反射光強度の関係を簡単に取得することができ、それによって、薄膜の膜厚の2次元分布を短時間で取得することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
ここで、図2乃至図6を参照して、本発明の実施の形態の膜厚取得方法を説明する。
図2参照
図2は、本発明の実施の形態に用いる膜厚取得装置の概念的構成図であり、面光源11、エリアセンサ型のCCDカメラ12、測定対象の薄膜が成膜された測定パネル13、測定パネル13を搭載して一方向に移動する移動ステージ14、移動ステージ14を移動させるためのレール15、ステージ制御用のモータ16、ステージ位置からCCDカメラ12を制御するためのトリガ信号を伝達するためのトリガ信号線17、測定パネル13からの反射光の内の特定の波長成分を取り出すためのバンドパスフィルタ18から構成される。
【0025】
この場合の面光源11としては、例えば、通常の蛍光管を用い、面光源表面で十分に拡散されて見込み角によって輝度、色度の変動がないように構成する。
【0026】
また、バンドパスフィルタ18は面光源11からの光を単色光化するためのもので、できるだけ半値幅の狭いバンドパスフィルタが望ましいが、分光透過特性に入射角依存性があってはならない。
【0027】
また、必ずしもバンドパスフィルタ18自体の半値幅は狭くなくても、面光源11のスペクトル特性をうまく利用して単色光に近いものを実現することもできる。
なお、この面光源11に単色光源を利用した場合には、バンドパスフィルタ18は不要になる。
【0028】
また、トリガ信号線17は、移動ステージ14が特定のステップだけ移動する毎にCCDカメラ12がフレーム取り込みを行うためのものである。
なお、トリガ信号線17の代わりに移動ステージ14、もしくはレール15に取り付けたセンサによって同様の機能を持たせることも可能である。
【0029】
また、この構成において、CCDカメラ12の光軸を鉛直線に対して約30°傾けて設置して、受光強度において干渉による極大値及び極小値が明瞭に現れ易い入射角における反射光を受光できるようにする。
【0030】
また、CCDカメラ12のレンズ19の図の紙面に平行な方向の画角は40°とし、CCDカメラ12を30°傾けたことと合わせて、この設定で測定パネル13に対する入射角が50°の光線まで受光することが可能となる。
【0031】
なお、CCDカメラ12で撮像した画像は、カメラの傾きの影響とレンズ19の収差で歪みが発生するため、撮像した画像には、その後の処理に先立って歪みの補正を行い、移動ステージ14がどの位置にあっても、測定パネル13の画像の形が正しく、大きさも等しい画像が得られるようにする。
【0032】
なお、CCDカメラ12を垂直下向きに向け、かつ収差の十分小さいレンズ19を用いた場合には、この歪み補正は不要である。
また、レンズ19や面光源11の周辺減光などの、全ての画像に対して同様の操作を行えば良く、補正もこの時点で行う。
【0033】
また、画像撮像のタイミングは、移動ステージ14を移動させながら、移動ステージ14が一定のステップ分だけ移動するごとにトリガ信号をCCDカメラ12に送ることで制御するものであり、これによって、一定間隔で測定パネル13を動かした複数の画像が得られる。
なお、この一定のステップの長さは、歪み補正後の撮像画像でCCDカメラ12における1ピクセルに相当する測定パネル面での長さに等しい。
【0034】
図3参照
図3は、CCDカラメ12と測定パネル13の位置関係のみを抜き出した図であり、この図において、測定パネル13を位置Aから位置Bまで移動させながら、一定間隔で画像を撮像する。
この時に得られた一連の画像は、図より明らかなように、測定パネル13上の全ての地点においてθ1 〜θ2 の間のすべての角度から見た時の輝度に関するデータを含むことになる。
【0035】
次に、図4乃至図6を参照して、上記の手法によって取得した画像より各点の輝度と角度の関係を得る方法を説明する。
図4参照
図4は、画像処理過程の説明図であり、CCDカメラ12は高さHに設定されており、n−2,n−1、n・・・は移動ステージ14上の位置を表している。
このそれぞれの位置間の距離は、得られた画像に歪み補正を施した画像において、1 ピクセルに相当する実際の測定パネル13上での長さΔである。
なお、CCDカメラ12から、測定パネル13を置いた平面上に垂線を下ろした点Oから、位置nまでの距離はLである。
【0036】
移動ステージ14とともに、検査対象の測定パネル13を、図中右方向に移動させながら、Δだけ移動する毎に画像を1枚取得し、得られた一連の画像を、パネルm、m+1、m+2・・・として順次表している。
【0037】
なお、図においては、各パネルは、列の集合として描かれているが、これは歪み補正後の画像における1つのピクセル列に相当しており、測定パネル13の実際の構造とは関係はない。
【0038】
この場合、m、m+1、m+2・・・と番号が上がるにつれて、パネルはΔずつ同一平面上を右に移動しているが、理解を容易にするため、m+1以降は上にずらして図示している。
また、位置nにあるピクセル列を横縞のハッチングで、位置n+1にあるピクセル列を右下がりの斜線のハッチングで、位置n−1にあるピクセル列を右上がりの斜線のハッチングで表している。
【0039】
図5(a)乃至(c)参照
次いで、m、m+1、m+2・・・と得られた画像のうち、CCDカメラ12に対して同じ反射角の位置に位置するピクセル列のみを抜き出して、右から順に並べて新たな各視野角画像を得る。
この場合、m、m+1、m+2・・・のそれぞれは、ゆがみの補正が行われているため、滑らかにつながり一つの画像となる。
【0040】
図5(a)乃至(c)参照
図5(a)乃至(c)は、それぞれ上述の操作で得た位置n+1、位置n、及び、位置n−1における画像であり、それぞれ互いにΔだけ異なった同一の反射角、したがって、同一の入射角における実際の測定パネル13における反射光強度分布を表していることになる。
したがって、それぞれの視野角の画像において、同じ位置のピクセルは実際の測定パネル13上でも同じ位置を表すことになる。
【0041】
図6(a)参照
次いで、各視野角画像を順次重ねて、同じ位置のピクセルの値を並べることで、ある点における角度と反射光強度の関係を得る。
【0042】
図6(b)参照
図6(b)は、この様にして得られた反射光強度の入射角依存性を模式的に表したもので、極大値と極小値とを繰り返す変動波形が得られる。
このようにして得た反射光強度の変動波形における極大値を取る角度と、極小値を取る角度のうち、任意の隣り合った組を一つ検出する。
【0043】
この角度をα及びβとすると、薄膜の干渉に関する公式より、下記の式が成立する。
mλ=2d(n2 −sin2 α)1/2 ・・・(1)
(m−1/2)λ=2d(n2 −sin2 β)1/2 ・・・(2)
但し、mは任意の自然数、λは面光源11の波長、dは測定対象物の薄膜の膜厚、nは薄膜の屈折率である。
なお、空気の屈折率n0 はn0 =1として無視している。
【0044】
上記の式(1)及び式(2)より、
となる。
【0045】
ここで、屈折率n及び波長λは既知であるので、得られた角度α及びβを代入することによって、膜厚dが求まる。
この操作を全ての点に適用することで、膜厚の2次元分布を得ることができる。
【0046】
以上を前提として、図7乃至図10を参照して、具体的測定方法を説明する。
この場合、測定対象となる測定パネル13は、サイズが1800mm×1500mmの液晶パネルであり、ガラス基板上に塗布したレジスト膜の膜厚を測定する。
なお、この場合のバンドパスフィルタ18における中心透過波長λを、λ=589nmとし、このλ=589nmにおけるレジスト膜の屈折率nはn=1.5572とする。
【0047】
図7参照
この場合の膜厚取得装置の装置構成としては、1800mm×1500mmの液晶パネルを画像を一度の移動ステージ14の移動によって取得するために複数台のCCDカメラ12を使用して1500mm幅をカバーするように構成する。
【0048】
また、CCDカメラ12は、レンズ19の主点から移動ステージ14距離が440mmのの高さHに30°の傾きを持って設置し、スキャン方向には、θ1 =15°からθ2 =60°までの視野角の画像を取得できるように構成する。
ものとする。図7 に、その配置を示す。
【0049】
ここで、塗布するレジスト膜の膜厚は2000nm(=2μm)とし、これを、3 %の膜厚変化を検出可能にすることを目標とするが、目標の3%に対して、安全率を掛けて0.3%の膜厚分解能を持つように構成する。
【0050】
2000nmの膜厚の0.3%の膜厚は6nmであるので、膜厚の有効桁数は3桁よりも少し高くする必要がある。
また、式(4)より、角度αとβが十分に離れている( 一般にこの条件は満たされている) とすれば、角度の分解能も同程度必要であるため、必要な角度の分解能を0.05°(=3′)とする。
【0051】
また、上述の反射光強度の測定から得られた変動波形から、ピーク検出のアルゴリズムを使用してピークと谷を検出する際に、分割した区間毎に2 次式で近似を行うため、サンプリング間隔よりも高い分解能でピークの検出を行うことができる。
【0052】
事前に実際にピーク検出のテストを行ったところ、位置検出間隔を0.2°とし、その信号に変動波形の振幅の±1%のノイズが乗るものとした時に、ほぼ0.05°以下のピーク検出精度を出せることが確認された。
なお、この1%のノイズに、各ピクセルの感度のばらつきや、光学系の汚れ、面光源11の輝度ムラや、レンズ19の歪曲収差の補正などの位置検出精度の誤差が含まれるものとする。
【0053】
したがって、この実施の形態では、ダーク補正、フラット補正によるCCDセンサ12や面光源11のノイズや、歪み補正などの位置検出精度のノイズが1%程度に抑えられるものとして、角度の検出間隔を0.2°とする。
【0054】
図7において、測定パネル13上の各点におけるΔxとΔθの関係は、
x=H・tanθであるので、
dx/dθ=H/cos2 θ
となり、したがって、
Δx=(H/cos2 θ)Δθ ・・・(5)
で近似できる。
【0055】
ここで、測定視野角θにおいて、Δx当りのΔθの変化量が一番大きくなる視野角θ1 =15°付近について、Δxを計算してみると、1ピクセル分の視野角の変化量をΔθとすると、
となる。
したがって、位置検出誤差を、少なくとも1.6mm以下には抑えなくてはならないことがわかる。
【0056】
また、上述のように30°傾けたCCDカメラ12を使用して、視野角θ1 =15°からθ2 =60°までカバーするためには、レンズ19の長辺方向の画角は60°以上必要であるが、CCDカメラ12として所謂1/3型CCDカメラを使用した場合、レンズ19の焦点距離は4mmが適当となる。
【0057】
この時、短辺方向の画角は約48°であるので、視野角θ1 =15°付近で、405mmの幅をカバーすることができ、したがって、1500mmの長さをカバーするためには、1500/405≒3.7であるので、4台のCCDカメラ12を用いれば良い。
【0058】
また、405mmの幅をカバーすることができるCCDカメラ12で、短辺方向において1.6mm以上の高解像度でカバーするためには、水平方向の画素数が、254(≒405/1.6)以上必要である。
したがって、640×480×のVGA規格の解像度のCCDカメラ12を用いれば良いことになる。
【0059】
次に、ある点における膜厚取得の例を説明する。
図7に示すように、移動ステージ14の移動、即ち、スキャンによって、CCDカメラ12から移動ステージ14に鉛直に下ろした点O上を通過する画面の中心軸上の点P1 において、膜厚2000nm=2μmの場合の反射光強度、即ち、輝度と位置の関係のデータを作成した。
【0060】
この場合、実際の状況を想定して、データに±1%のランダムノイズを付加し、さらに8bitに丸めたところ、図7の原点Oからの距離Lと、反射光強度分布が図8乃至図10に表として示すデータが得られた。
【0061】
図8乃至図10参照
この得られたデータ列に対して、ピーク検出を掛けたところ、第1の極大値がL=253.49mmの位置、第1の極小値がL=408.43nmの位置であることが検出された。
【0062】
ここで、原点Oから距離Lにある点P1 の視野角θは、CCDカメラ12の高さをHとすると、
θ=tan−1(L/H)
で求められるから、H=440mmであるので、第1の極大値における視野角αは、
となる。
【0063】
一方、第1の極小値における視野角βは、
となる。
【0064】
次いで、得られたα=29.95°とβ=42.87°を、既知のλ=589nm及びn=1.5572とともに、上記の(4)式に代入すると、
d≒1986nm
となり、想定膜厚である2000nmとの誤差は0.7%〔=(2000−1986)/2000=14/2000〕であった。
【0065】
次に、図11乃至図14を参照して、中心軸以外の一般の点の膜厚の求め方を説明する。
図11参照
図11に示すように、レンズ19の主点から移動ステージ14に垂直に下ろした点をO、移動ステージ14のスキャンによって点Oを通過する線を中心線とすると、測定対象の点P2 から中心線に垂線を下ろした点P2 ′と、Oとの距離をL、P2 から中心線までの距離をWとする。
なお、左に向かう方向をLの、奥に向かう方向をWのプラス方向に取る。
【0066】
この場合もCCDカメラ12の高さHは同様にH=440mmとし、d=150mmの位置の点P2 においてレジスト膜の膜厚が2100nmであると想定して反射光強度と位置の関係のデータを作成した。
なお、この場合も同様に実際の状況を想定して、データに±1%のランダムノイズを付加し、さらに8bitに丸めたところ、図12乃至図14に表として示すデータが得られた。
なお、図12乃至図14における距離Lは、原点Oから中心線における点Dまでの距離を示している。
【0067】
図12乃至図14参照
この得られたデータ列に対して、ピーク検出を掛けたところ、第1の極大値がL=370.21mmの位置、第1の極小値がL=203.67nmの位置であることが検出された。
【0068】
ここで、点P2 の視野角θは、
θ=tan−1(L′/H)
で求められ、ここで、L′=(L2 +W2 )1/2 であり、また、H=440mmであるので、第1の極大値における視野角αは、
となる。
【0069】
一方、第1の極小値における視野角βは、
となる。
【0070】
次いで、得られたα=42.23°とβ=29.89°を、既知のλ=589nm及びn=1.5572とともに、上記の(4)式に代入すると、
d≒2088nm
となり、想定膜厚である2100nmとの誤差は0.6%〔=(2100−2088)/2000=12/2000〕であった。
【0071】
以上のような変換を全ての点Pに適用することで、パネル全面に渡るレジスト膜の膜厚の2次元分布を最低でも3%の精度で得ることができる。
【0072】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の実施の形態においては受光装置としてCCD型のエリアセンサを用いているが、CMOS型或いはMOS型のエリアセンサを用いても良いものである。
【0073】
また、上記の実施の形態において設定したカメラの傾斜角、設置高さH、画像を取り込む視野角は単なる一例であり、使用するカメラの解像度や、使用するレンズの開口数に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0074】
また、上記実施の形態においては、取得した反射光強度の変動波形から一対の隣接する極大値と極小値とを用いて膜厚を求めているが、このような方法に限られるものではなく、例えば、極大値及び極小値の組を複数取得して、それぞれの組から算出される膜厚の平均を取っても良いものであり、この方法を採用することによって、角度検出のバラつきを抑制することができる。
【0075】
或いは、実測によって得られた変動波形と理論的に求めた角度−輝度相関曲線とをフィッティングして、膜厚だけではなく屈折率や吸収係数などの光学定数を求めることもできるものであり、演算時間と測定目的に応じて、最適な方法を選択するようにする。
【0076】
また、上記の実施の形態においては、液晶パネルにおけるレジスト膜の膜厚の取得方法として説明しているが、レジスト膜に限られるものではなく、各種の薄膜の膜厚の測定に適用されるものであり、光源となる波長に対して透明或いは半透明であれば良く、例えば、サイドライト方式のバックライト或いはサイドライト方式のフロントライトにおける導光板の光出射面に設ける反射防止膜の成膜に工程にも適用されるものである。
【0077】
また、本発明は、液晶パネルに限られるものではなく、プラズマ表示装置等の他の表示装置における成膜工程、或いは、半導体装置等の各種のデバイスの製造工程における各種の成膜工程にも適用されるものである。
【0078】
さらには、本発明は特定の装置の成膜工程に限られるものではなく、表面が平坦な基板にミクロン〜サブミクロンオーダの薄膜を成膜する全ての成膜工程に適用されるものである。
【0079】
【発明の効果】
本発明によれば、一般的なCCDカメラ等のエリアセンサ型のイメージセンサを用いて大面積の画像を一括して取得しているので、測定を簡単に且つ高速で行うことができ、また、分光器などの特殊な測定器を必要としないので装置構成を簡素化することができ、ひいては、大型画像表示装置等の低コスト化・高表示品質化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の実施の形態に用いる膜厚取得装置の概念的構成図である。
【図3】CCDカメラと測定パネルの位置関係の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態における画像処理過程の説明図である。
【図5】位置n+1、位置n、及び、位置n−1における画像の説明図である。
【図6】角度−反射光強度相関の取得方法の説明図である。
【図7】具体的測定方法における中心線にある点P1 を測定する場合の位置関係の説明図である。
【図8】L=116.8〜273.6nmにおける反射光強度の説明図である。
【図9】L=275.2〜432.0nmにおける反射光強度の説明図である。
【図10】L=433.6〜523.2nmにおける反射光強度の説明図である。
【図11】具体的測定方法における点P2 を測定する場合の位置関係の説明図である。
【図12】L=116.8〜273.6nmにおける反射光強度の説明図である。
【図13】L=275.2〜432.0nmにおける反射光強度の説明図である。
【図14】L=433.6〜523.2nmにおける反射光強度の説明図である。
【符号の説明】
1 基板
2 被膜
3 光源
4 照射光
5 反射光
6 受光装置
11 面光源
12 CCDカメラ
13 測定パネル
14 移動ステージ
15 レール
16 モータ
17 トリガ信号線
18 バンドパスフィルタ
19 レンズ
Claims (5)
- 単色或いはフィルタにより単色化した光源のいずれかの光源からの照射光を測定対象物である基板上に設けた被膜に入射させ、前記被膜からの干渉を起こした反射光を、前記被膜の主面に対する前記照射光の入射角をステップ的に変化させながら受光装置により測定し、測定した反射光の受光強度の変動における極大値と極小値を取る照射光の入射角から前記被膜の膜厚を取得することを特徴とする膜厚取得方法。
- 上記測定した反射光の受光強度の変動と予め取得した既知の薄膜の膜厚における反射光の受光強度の変動とのフィッティングを行うことによって上記薄膜の膜厚を取得することを特徴とする請求項1記載の膜厚取得方法。
- 上記受光装置として、エリアセンサタイプのイメージセンサを用いて、視野角―反射光強度の関係を高速に取得して上記薄膜の膜厚の2次元分布を得ることを特徴とする請求項1または2に記載の膜厚取得方法。
- 上記被膜を設けた基板を、上記イメージセンサの1ピクセルに対応する距離だけステップ的に移動しながら反射光強度を測定することを特徴とする請求項3記載の膜厚取得方法。
- 上記ステップ的に連続して取得した反射光の受光強度の内、所定の入射角における受光強度分布を、前記各入射角毎に求め、上記基板上における上記イメージセンサの1ピクセルに対応する大きさの同じ位置における視野角―反射光強度の関係から上記薄膜の膜厚の2次元分布を得ることを特徴とする請求項4記載の膜厚取得方法。
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