JPH08219729A - 膜厚測定装置 - Google Patents

膜厚測定装置

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JPH08219729A
JPH08219729A JP2493695A JP2493695A JPH08219729A JP H08219729 A JPH08219729 A JP H08219729A JP 2493695 A JP2493695 A JP 2493695A JP 2493695 A JP2493695 A JP 2493695A JP H08219729 A JPH08219729 A JP H08219729A
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JP
Japan
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thickness
sample
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light
curve
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Withdrawn
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JP2493695A
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English (en)
Inventor
Koichi Koshikawa
越川耕一
Keiichi Miyao
宮尾敬一
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的簡単で小型の装置を用いて、ガラス
板、液晶セル等の面積のある透明板、透明膜の厚さ及び
厚さむらを簡易に短時間に測定する。 【構成】 透明板あるいは透明膜からなる試料Sに白色
光源1から平行光束を照射し、試料を透過した光束の異
なる波数の光を位置によって連続的に透過波長帯域が変
化する狭帯域フィルター7で選択し、選択された波数の
光による試料の像をCCD5撮影し、撮影された各波数
の画像をメモリー11に記憶し、各画像の対応する同じ
位置を指定してそれらの画像のその指定位置のデータを
読み出し、読み出されたデータの波数に関する曲線の振
動周期、又は、その曲線の最大位置あるいは最小位置の
基準位置からのシフト量を求めることにより、その位置
の厚さ又は基準位置からの厚さの相対的な変化を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、膜厚測定装置に関し、
特に、ガラス板、液晶セル等の透明板、透明膜の厚さ及
び厚さむらを光学的に測定できる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラス板、液晶セル等の透明板の
厚さ及びそのむらの測定には、干渉法等が知られていた
が、測定装置が大型になると共に測定方法が複雑で、比
較的簡易に広い面内の測定を短時間内に行うことは困難
であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術のこ
のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
は、比較的簡単で小型の装置を用いて、ガラス板、液晶
セル等の面積のある透明板、透明膜の厚さ及び厚さむら
を簡易に短時間に測定することができる膜厚測定装置を
提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の膜厚測定装置は、透明板あるいは透明膜からなる試
料に平行光束を照射する照射手段と、前記試料を透過し
た光束の異なる波数の光を選択して透過させる分光フィ
ルターと、選択された波数の光による前記試料の像を撮
影する手段と、撮影された各波数の画像を記憶するメモ
リと、各画像の対応する同じ位置を指定してそれらの画
像のその指定位置のデータを読み出す手段とからなり、
読み出されたデータの波数に関する曲線の振動周期、又
は、前記曲線の最大位置あるいは最小位置の基準位置か
らのシフト量を求めることにより、その位置の厚さ又は
基準位置からの厚さの相対的な変化を求めることを特徴
とするものである。
【0005】
【作用】本発明においては、透明板あるいは透明膜から
なる試料に平行光束を照射し、試料を透過した光束の異
なる波数の光を選択し、選択された波数の光による試料
の像を撮影し、撮影された各波数の画像を記憶し、各画
像の対応する同じ位置を指定してそれらの画像のその指
定位置のデータを読み出し、読み出されたデータの波数
に関する曲線の振動周期、又は、その曲線の最大位置あ
るいは最小位置の基準位置からのシフト量を求めること
により、その位置の厚さ又は基準位置からの厚さの相対
的な変化を求めるようにしたので、ガラス板、液晶セル
等の面積のある透明板、透明膜の厚さ及び厚さむらを、
小型で簡易な装置を用いて、簡単な操作で短時間に測定
することができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の膜厚測定装置の原理と実施例
について説明する。図4に示すように、屈折率n’、厚
さhの透明板が屈折率nの媒質中にある場合に、その面
に垂直に真空中の波長λで強度II の光が入射したとき
の透過光の強度IO は、干渉により次の式(1)ように
表されることは、良く知られている(例えば、鶴田匡夫
著「応用光学II」(1990年7月20日 培風館発
行))。
【0007】 IO /II =T2 /{(1−R2 )+4Rsin2 (2πn’h/λ)} ・・・(1) ここで、T、Rはそれぞれ透明板表面でのエネルギー透
過率、反射率であり、 T=4n・n’/(n+n’)2 R(n’−n)2 /(n+n’)2 T+R=1 ・・・(2) で表される。通常、空気中にあるガラス板の場合、R=
0.04程度と1に比べて小さいので、(1)式は、近
似的に、 IO /II ≒1−4Rsin2 (2πn’h/λ)/(1−R2 ) ・・・(3) と書ける。(3)式の第2項中、1/λ=kは光の波数
であるので、透明板の波数に対する透過率IO /II
表す曲線は、図5に模式的に示すように、周期1/(2
n’h)で振動する曲線となる。
【0008】したがって、透明板の屈折率n’を一定と
して、異なる多くの波長(波数)を有する入射光につい
ての各波数に対する透過率IO (k)/II (k)を求
め、その曲線の振動周期1/(2n’h)を求めること
により、厚さhを求めることができる。また、厚さhの
相対的な変化は、振動曲線の最大位置Pmax あるいは最
小位置Pmin のシフト量Δを求めることにより、求める
ことができる。これが本発明の基本原理である。
【0009】また、本発明においては、透明板の広い領
域について、光学系と撮像系を用いて同時に各点の各波
数に対する透過率IO (k,x,y)/II (k,x,
y)を求め、各点のその曲線の振動周期1/(2n’h
(x,y))を求めることにより、厚さhのむらを求め
るようにするものである。
【0010】以下、このための実施例について説明す
る。図1は、本発明の1実施例の膜厚測定装置の概略の
構成を示す図であり、図中、1は白色光源1、2はコリ
メータレンズ、3は集光レンズ、4は結像レンズ、5は
CCD、6は小開口スリット、7は位置によって連続的
に透過波長帯域が変化する狭帯域フィルター、8は狭帯
域フィルター7を移動させるモーターであり、10はC
PU、11はCPU10に接続されたメモリー、12は
CPU10に接続されたモニター、13はCPU10の
入力装置である。
【0011】そして、白色光源1から出た白色光は、コ
リメータレンズ2で平行にされ、その直後に配置された
試料である透明板Sを通過し、その透過平行光は、集光
レンズ3で小開口スリット6の開口に集光される。小開
口スリット6の射出側直後には狭帯域フィルター8が配
置されており、この狭帯域フィルター8を通過した所定
の波長の光は、結像レンズ4を通り、CCD5上に透明
板Sの像を結像する。そのために、透明板Sとコリメー
タレンズ2の間隔、及び、コリメータレンズ2と狭帯域
フィルター8の間隔は、コリメータレンズ2の焦点距離
1 に等しく設定され、狭帯域フィルター8と結像レン
ズ4の間隔、及び、結像レンズ4とCCD5の間隔は、
結像レンズ4の焦点距離f2 に等しく設定されている。
【0012】位置によって連続的に透過波長帯域が変化
する上記狭帯域フィルター8の一例は、例えば図2に断
面を模式的に示すように、透明基板20の表面に交互に
高屈折率、低屈折率の層21を複数積層した薄膜多層コ
ーティングフィルターからなり、それらの層の厚さを一
端から他端にかけて連続的に増加させて、透過波長を一
端から他端にかけて連続的に長くなるようにした狭帯域
フィルターである。
【0013】したがって、この狭帯域フィルター8の位
置をモーター8により順次変化させることにより、CC
D5上には、試料Sの異なる波長(波数)の透過分布像
が順に得られる。この透過光分布像データと、モーター
8による送り位置が対応する狭帯域フィルター8の透過
波数データとを対応させながら、CPU10に入力し、
メモリー11に、例えば図3に模式的に示すように、異
なる波数k1 〜k100、例えば100画面の試料Sの透
過分布像を位置を合わせて3次元的に記憶させる。そし
て、入力装置13から記憶された100画面の各像の同
じ座標位置(x,y)を同時に指定して串刺し状に10
0個のデータを読み出し、それらを図に示したようなグ
ラフ上にプロットすると、振動曲線が求められる。この
曲線の振動周期を求めることにより、1/(2n’h)
の関係から、試料Sのその位置(x,y)の厚さhを求
めることができる。また、試料Sの基準位置又は隣接位
置の振動曲線の最大位置Pmax あるいは最小位置Pmin
からのシフト量Δを求めることにより、その位置の相対
的な厚さhの変化を求めることができる。
【0014】なお、このように、同じ試料Sに関する異
なる画像データを多数枚記憶し、各画像データの同じ位
置を指定してその位置に関する各画像のデータを読み出
して表示する画像データ表示装置は、実公平6−183
94号等において知られており、その詳細は省く。
【0015】ところで、上記においては、光源1からの
光の波長特性、狭帯域フィルター8の波長特性、CCD
5の波長特性は一様であることを前提にしていたが、実
際は、これらは波長によって大きく変化する。それを補
正するには、例えば、図1の配置から試料Sを取り除
き、そのときの図3と同じような画面データを得てメモ
リ11に記憶しておき、この各データで試料Sを挿入し
たときに得られるデータを割り算するようにすればよ
い。
【0016】以上、本発明の膜厚測定装置を原理と実施
例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限
定されず種々の変形が可能である。例えば、狭帯域フィ
ルター8として、位置によって連続的に透過波長帯域が
変化するものの代わりに、透過波長帯域が異なる多数の
狭帯域フィルターを用意してそれらを順次交換するよう
にしてもよい。また、試料Sには必ずしも垂直に平行光
を入射させなくともよい。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の膜厚測定装置によると、透明板あるいは透明膜からな
る試料に平行光束を照射し、試料を透過した光束の異な
る波数の光を選択し、選択された波数の光による試料の
像を撮影し、撮影された各波数の画像を記憶し、各画像
の対応する同じ位置を指定してそれらの画像のその指定
位置のデータを読み出し、読み出されたデータの波数に
関する曲線の振動周期、又は、その曲線の最大位置ある
いは最小位置の基準位置からのシフト量を求めることに
より、その位置の厚さ又は基準位置からの厚さの相対的
な変化を求めるようにしたので、ガラス板、液晶セル等
の面積のある透明板、透明膜の厚さ及び厚さむらを、小
型で簡易な装置を用いて、簡単な操作で短時間に測定す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の膜厚測定装置の概略の構成
を示す図である。
【図2】狭帯域フィルターの一例の断面を模式的に示す
図である。
【図3】記憶された透過分布像画面データを3次元的に
示した模式図である。
【図4】本発明の原理を説明するための図である。
【図5】透明板の波数に対する透過率を表す曲線を示す
図である。
【符号の説明】
1…白色光源 2…コリメータレンズ 3…集光レンズ 4…結像レンズ 5…CCD 6…小開口スリット 7…位置によって連続的に透過波長帯域が変化する狭帯
域フィルター 8…モーター 10…CPU 11…メモリー 12…モニター 13…入力装置 20…透明基板 21…交互に高屈折率、低屈折率の層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明板あるいは透明膜からなる試料に平
    行光束を照射する照射手段と、前記試料を透過した光束
    の異なる波数の光を選択して透過させる分光フィルター
    と、選択された波数の光による前記試料の像を撮影する
    手段と、撮影された各波数の画像を記憶するメモリと、
    各画像の対応する同じ位置を指定してそれらの画像のそ
    の指定位置のデータを読み出す手段とからなり、読み出
    されたデータの波数に関する曲線の振動周期、又は、前
    記曲線の最大位置あるいは最小位置の基準位置からのシ
    フト量を求めることにより、その位置の厚さ又は基準位
    置からの厚さの相対的な変化を求めることを特徴とする
    膜厚測定装置。
JP2493695A 1995-02-14 1995-02-14 膜厚測定装置 Withdrawn JPH08219729A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009080120A (ja) * 2002-04-26 2009-04-16 Optrex Corp 透明基板の検査方法
CN105937882A (zh) * 2015-03-06 2016-09-14 Snu精密股份有限公司 用于使用彩色摄像机测量厚度的方法和装置
JP2020504308A (ja) * 2017-01-09 2020-02-06 ユニティ・セミコンダクター・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングUnity Semiconductor Gmbh サンプルスタックにおける複数層の厚さを判断するための方法およびアセンブリ

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Effective date: 20020507