光学测量装置以及光学测量方法与流程

本发明涉及光学测量装置以及光学测量方法。

背景技术：

近年来，已知如下技术：通过向测量对象物照射光而基于从测量对象物产生的透射光或反射光测量测量对象物的透射率或反射率，由此测量例如测量对象物的膜厚。

例如，在专利文献1(日本特开2015-59750号公报)中，公开了如下所述的膜厚测量方法。即，膜厚测量方法具有如下步骤：用连续光照射被测量物，从而获得其反射光或透射光的分光光谱的步骤；通过傅立叶转换从所述分光光谱获得功率谱的步骤；以及针对在所述功率谱中出现的分裂峰值，基于最短波长侧的峰值的第一特性点与最长波长侧的峰值的第二特性点之间的中点获得所述被测量物的膜厚的步骤。

另外，在专利文献2(日本特开2009-198361号公报)中，公开了如下所述的膜厚测量装置。即，膜厚测量装置具有：测量部，将向被测量对象照射白色光进而获得的反射光或透射光分光，并测量分光光谱；和运算部，对由该测量部测量的分光光谱实施规定的运算，从而测量所述被测量对象的膜厚。在膜厚测量装置中，所述运算部具有：第一转换部，将所述分光光谱中的预设的波段中的分光光谱转换为以规定的波数间隔重新排列的波数域分光光谱；第二转换部，将由所述第一转换部转换的波数域分光光谱转换为功率谱；以及计算部，求出在由所述第二转换部转换的所述功率谱中出现的峰值的重心位置，并基于该重心位置求出所述被测量对象的厚度。

另外，在专利文献3(日本特开2011-133428号公报)中，公开了如下所述的延迟测量装置。即，延迟测量装置用于向被测量物照射偏振光并利用从所述被测量物返回的光测量所述被测量部的延迟，其包括：光源，输出照射至被测量物的白色光；偏振板，使所述光源的输出光偏振，并且使从所述被测量物返回的光入射；分光部，使从所述被测量物返回并透射所述偏振板的光入射，并生成该光的分光光谱；以及运算部，输入所述分光部生成的分光光谱，并根据该分光光谱计算延迟并将其输出。

另外，在专利文献4(日本特开2012-112760号公报)中，公开了如下所述的膜厚测量方法。即，膜厚测量方法用于测量具有双折射性的被测量物的膜厚，其括：向被测量物照射偏振光，并将透射该被测量物的光分光并生成分光光谱，从而根据该分光光谱测量延迟的工程；以及根据所述测量的延迟以及被测量物的折射率差计算该被测量物的膜厚的工程。

专利文献1：日本特开2015-59750号公报

专利文献2：日本特开2009-198361号公报

专利文献3：日本特开2011-133428号公报

专利文献4：日本特开2012-112760号公报

例如，在专利文献1中，公开了在测量对象物的反射光或透射光的分光光谱的功率谱中，出现了与测量对象物中的不同的两个光学膜厚相对应的两个峰值。在专利文献1和专利文献2中记载的技术中，基于这种功率谱，有时不能准确地确定测量对象物的膜厚。

期望超越这些专利文献1～4中记载的技术，能够更准确地测量测量对象物的透射率或反射率的技术。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供更准确地测量测量对象物的透射率或反射率的光学测量装置以及光学测量方法。

(1)为了解决上述问题，本发明的一个方面的光学测量装置包括：照射光学系统，向测量对象物照射包含多个波长的照射光；以及受光光学系统，接收测量光，所述测量光为通过向所述测量对象物照射所述照射光进而从所述测量对象物产生的透射光或反射光；以及偏振板，所述偏振板构成为能够位于所述照射光学系统以及所述受光光学系统中的任意一方。

如上所述，具有构成为能够位于照射光学系统以及受光光学系统中的任意一方的偏振板，并向测量对象物照射透射过偏振板的照射光或接收透射过偏振板的测量光，通过这样的结构，在测量例如具有双折射性的测量对象物的透射率光谱或反射率光谱的情况下，能够测量差频成分降低的透射率光谱或反射率光谱，并且与在照射光学系统以及受光光学系统的两方设置偏振板的结构相比，能够抑制受光光学系统中的测量光的受光强度的降低。因此，能够更准确地测量测量对象物的透射率或反射率。

(2)优选地，所述偏振板仅被固定地设于所述照射光学系统以及所述受光光学系统中的任意一方。

通过这样的结构，由于在测量测量对象物的透射率或反射率时，不需要移动偏振板的位置等操作，因此能够通过简单的结构以及简单的操作开始测量对象物的透射率或反射率的测量。

(3)优选地，所述光学测量装置还包括调整部，所述调整部调整所述偏振板的吸收轴在与所述照射光的光路或所述测量光的光路交叉的平面上的方向。

通过这样的结构，能够相对于具有双折射性的测量对象物的光轴调整偏振板的吸收轴的方向，从而能够进一步降低生成的透射率光谱或反射率光谱中的差频成分。

(4)为了解决上述问题，本发明的一个方面的光学测量方法是使用包括照射光学系统和受光光学系统的光学测量装置的光学测量方法，其中，包括：使用所述照射光学系统，向测量对象物照射包含多个波长的照射光的步骤；以及使用所述受光光学系统测量光的步骤，其中，所述测量光为通过向所述测量对象物照射所述照射光进而从所述测量对象物产生的透射光或反射光，在向所述测量对象物照射所述照射光的步骤、或者接收所述测量光的步骤中，向所述测量对象物照射透射过偏振板的所述照射光、或者接收透射偏振板的所述测量光。

如上所述，通过向测量对象物照射透射过偏振板的照射光或者接收透射过偏振板的测量光的方法，在测量例如具有双折射性的测量对象物的透射率光谱或反射率光谱的情况下，能够测量差频成分降低的透射率光谱或反射率光谱，并且与在照射光学系统以及受光光学系统这两者设置偏振板的结构相比，能够抑制受光光学系统中的测量光的受光强度的降低。因此，能够更准确地测量测量对象物的透射率或反射率。

(5)优选地，所述偏振板仅被固定地设于所述照射光学系统以及所述受光光学系统中的任意一方。

通过这样的结构，由于在测量测量对象物的透射率或反射率时，不需要移动偏振板的位置等操作，因此能够通过简单的结构以及简单的操作开始测量对象物的透射率或反射率的测量。

(6)优选地，所述光学测量方法还包括：基于所述偏振板的吸收轴在与所述照射光或所述测量光的光路交叉的平面上的方向不同的情况下的各所述测量光的受光结果，来计算所述测量对象物的膜厚的步骤。

通过这样的结构，在测量例如具有双折射性的测量对象物的膜厚的情况下，利用将偏振板配置为吸收轴的方向平行于测量对象物的滞相轴时的测量光的受光结果、以及将偏振板配置为吸收轴的方向平行于测量对象物的进相轴时的测量光的受光结果，能够更准确地计算测量对象物的膜厚。

根据本发明，能够更准确地测量测量对象物的透射率或反射率。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的光学测量装置的结构的一例的图。

图2是表示本发明的第一实施方式的光学测量装置的结构的一例的图。

图3是表示本发明的第一实施方式的光学测量装置中的受光光学系统的结构的图。

图4是表示本发明的第一实施方式的光学测量装置中的处理装置的结构的图。

图5是由表示本发明的第一实施方式的比较例1的光学测量装置生成的透射率光谱的图。

图6是表示由本发明的第一实施方式的比较例1的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。

图7是表示由本发明的第一实施方式的比较例2的光学测量装置生成的透射率光谱的图。

图8是表示由本发明的第一实施方式的比较例2的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。

图9是表示由本发明的第一实施方式的光学测量装置生成的透射率光谱的图。

图10是表示由本发明的第一实施方式的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。

图11是表示由本发明的第一实施方式的比较例3的光学测量装置生成的透射率光谱的图。

图12是表示由本发明的第一实施方式的比较例3的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。

图13是表示由本发明的第一实施方式的比较例4的光学测量装置生成的透射率光谱的图。

图14是表示由本发明的第一实施方式的比较例4的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。

图15是表示由本发明的第一实施方式的光学测量装置生成的透射率光谱的图。

图16是表示由本发明的第一实施方式的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。

图17是表示本发明的第一实施方式的光学测量装置中的偏振板的吸收轴的方向与测量对象物的滞相轴的方向之间的关系的图。

图18是表示本发明的第一实施方式的变形例2的光学测量装置的结构的一例的图。

图19是规定在本发明的第一实施方式的光学测量装置中计算测量对象物的膜厚时的动作顺序的一例的流程图。

图20是规定在本发明的第一实施方式的光学测量装置中调整偏振板的吸收轴的方向时的动作顺序的一例的流程图。

图21是表示本发明的第二实施方式的光学测量装置的结构的一例的图。

图22是表示本发明的第二实施方式的光学测量装置的结构的一例的图。

图23是表示本发明的第二实施方式的变形例1的光学测量装置的结构的一例的图。

图24是表示本发明的第二实施方式的变形例的光学测量装置中的照射光学系统的结构的一例的图。

其中，附图标记说明如下：

10：照射光学系统

20：受光光学系统

30：处理装置

31：接收部

32：计算部

33：存储部

34：发送部

50：偏振板

51：调整部

101、102：光学测量装置

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施方式。需要说明的是，在附图中的相同或相应部分标记相同的附图标记并不重复其说明。另外，如下所述的实施方式的至少一部分也可以任意地组合。

(第一实施方式)

(光学测量装置)

图1是表示本发明的第一实施方式的光学测量装置的结构的一例的图。

参照图1，光学测量装置101包括照射光学系统10、受光光学系统20、处理装置30、调整部51、基座构件4、支承构件6和偏振板50。基座构件4以及支承构件6用于固定受光光学系统20。需要说明的是，光学测量装置101不限于包括基座构件4以及支承构件6的结构，也可以是取代基座构件4以及支承构件6或者在基座构件4以及支承构件6之上，具有用于固定受光光学系统20的其他构件的结构。

偏振板50构成为可以位于照射光学系统10以及受光光学系统20中的任意一方。例如，偏振板50设置为仅固定于照射光学系统10以及受光光学系统20中的任意一方。在图1所示的例中，偏振板50设置为仅固定于受光光学系统20。

图2是表示本发明的第一实施方式的光学测量装置的结构的一例的图。图2表示配置有光学测量装置101的测量对象即测量对象物s的状态。

参照图2，光学测量装置101测量通过对象区域r的薄膜等的测量对象物s的透射率。

例如，光学测量装置101自动测量在测量对象物s的生产线上通过对象区域r而被搬运的测量对象物s上的、多个测量位置m处的透射率光谱。即，光学测量装置101直列式(in-line)地测量测量对象物s上的多个测量位置m处的透射率光谱。

更详细地，光学测量装置101例如通过周期性地进行透射率测量，来计算被搬运的测量对象物s的测量位置m处的每个波长的透射率。

(照射光学系统)

照射光学系统10向测量对象物s直线状地照射包含多个波长的照射光。更详细地，照射光学系统10向测量对象物s通过的线性区域即对象区域r照射照射光。

照射光学系统10包括光源11和线性光导12。

光源11射出包含多个波长的光。光源11射出的光的光谱可以是连续光谱，也可以是线状光谱。光源11射出的光的波长根据应从测量对象物s获取的波长信息的范围等设定。光源11例如是卤素灯。

线性光导12接收光源11射出的光，并从线状的开口部射出接收的光，由此向对象区域r直线状地照射照射光。在线性光导12中的照射光的射出面上，例如设置有用于抑制光量不均的扩散构件等。线性光导12配置在搬运测量对象物s的平面的正下方。

例如，照射光学系统10在进行测量对象物s的透射率光谱的直列式测量的情况下，在测量时机向对象区域r照射照射光，另一方面，在测量时机以外的时机停止向对象区域r照射照射光。需要说明的是，照射光学系统10也可以构成为向对象区域r连续地照射照射光，而不论测量时机如何。

(受光光学系统)

受光光学系统20通过向测量对象物s照射照射光，来接收从测量对象物s产生的透射光即测量光。

受光光学系统20包括偏振板50、物镜21、成像分光器22和摄像部23。

以夹着测量对象物s的方式，将受光光学系统20配置在与线性光导12相向的位置。

受光光学系统20接收从线性光导12射出的照射光中的透射对象区域r的透射光来作为测量光。具体地说，受光光学系统20接收从线性光导12射出的照射光中的、通过对象区域r的测量对象物s的透射光。

图3是表示本发明的第一实施方式的光学测量装置中的受光光学系统的结构的图。

参照图3，成像分光器22具有狭缝部221、第一透镜222、衍射光栅223和第二透镜224。从物镜21侧按照狭缝部221、第一透镜222、衍射光栅223以及第二透镜224的顺序配置。

摄像部23由具有二维受光面的摄像元件231构成。这样的摄像元件231例如是电荷耦合器件(chargecoupleddevice，ccd)图像传感器或互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor，cmos)图像传感器。摄像部23基于从成像分光器22接收的测量光，生成二维图像p。由摄像部23生成的二维图像p包含波长信息以及位置信息。

例如，偏振板50配置在测量光的从对象区域r至物镜21的光路上。偏振板50具有吸收轴。例如，偏振板50能够调整吸收轴的方向，并且以在与受光光学系统20的相对应的位置固定的方式，被螺栓等固定构件固定在该光路上。

与测量光的光路交叉的平面上的偏振板50的吸收轴的方向，例如在测量对象物s的透射率光谱的直列式测量开始之前，由调整部51调整。需要说明的是，该方向也可以由用户手动地调整。

偏振板50吸收来自对象区域r的测量光中的沿平行于吸收轴的方向振动的光。透射偏振板50的光被引导至物镜21。

物镜21汇聚来自对象区域r的测量光中的透射偏振板5的光，并将其向成像分光器22引导。

成像分光器22中的狭缝部221包括狭缝。狭缝部221将经由物镜21向自身入射的测量光的光束截面整形为规定形状。狭缝部221中的狭缝的长度方向的长度根据对象区域r的长度设定，狭缝的宽度方向的宽度根据衍射光栅223的分辨率等设定。

成像分光器22中的第一透镜222将通过狭缝部221的测量光转换为平行光，并将转换后的测量光引导至衍射光栅223。第一透镜222例如是准直透镜。

成像分光器22中的衍射光栅223在与该测量光的长度方向正交的方向上将测量光波长扩展(wavelengthexpansion)。更详细地，衍射光栅223将通过狭缝部221的线状的测量光在与线方向正交的方向上波长扩展，即分光。

成像分光器22中的第二透镜224将由衍射光栅223波长扩展的测量光作为反映了波长信息以及位置信息的二维光学光谱在摄像部23中的摄像元件231的受光面上成像。

摄像部23将表示在摄像元件231的受光面上成像的二维图像p的二维图像数据作为受光光学系统20中的受光结果向处理装置30发送。

在下述中，将二维图像p中的图3中的d1方向称为“位置方向”，将与位置方向正交的方向即d2方向称为“波长方向”。位置方向中的各点与对象区域r上的各测量点x相对应。波长方向中的各点与来自对应的测量点x的测量光的波长相对应。另外，摄像元件231的受光面在波长方向具有m个通道作为分辨率，在位置方向具有n个通道作为分辨率。n例如是1200。

(处理装置)

图4是表示本发明的第一实施方式的光学测量装置中的处理装置的结构的图。

参照图4，处理装置30包括接收部31、计算部32、存储部33和发送部34。处理装置30例如是个人计算机。接收部31、计算部32以及发送部34例如由中央处理器(centralprocessingunit，cpu)和数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)等处理器实现。存储部33例如是非易失性存储器。

接收部31从受光光学系统20中的摄像部23接收二维图像数据，并将接收的二维图像数据保存至存储部33。

计算部32基于受光光学系统20中的测量光的受光结果，生成作为对象区域r中的波长λ与测量光的强度之间的关系的受光光谱s(λ)。并且，计算部32基于生成的受光光谱s(λ)，计算通过对象区域r的测量对象物s的每个波长的透射率。

更详细地，计算部32基于被保存至存储部33的二维图像数据，生成受光光谱s(λ)，并基于生成的受光光谱s(λ)计算测量对象物s的各波长λ的透射率。

例如，计算部32基于基准光谱str(λ)、测量光谱stm(λ)计算作为测量对象物s中的波长λ与透射率之间的关系的透射率光谱st(λ)，其中，基准光谱str(λ)是当不存在测量对象物s时基于从对象区域r产生的测量光的受光光谱s(λ)，测量光谱stm(λ)是当存在测量对象物s时基于从对象区域r产生的测量光的受光光谱s(λ)。

例如，计算部32基于计算的透射率光谱st(λ)，计算测量对象物s的膜厚。更详细地，计算部32通过对计算的透射率光谱st(λ)实施傅里叶变换等运算处理来生成功率谱。并且，计算部32将与生成的功率谱中的峰值波长相对应的光学膜厚确定为测量对象物s的膜厚。

例如，计算部32针对对象区域r中的每个测量点x生成多个基准光谱str(λ)以及多个测量光谱stm(λ)，并基于生成的各基准光谱str(λ)以及各测量光谱stm(λ)计算每个测量点x的多个透射率光谱st(λ)。然后，计算部32基于计算的各透射率光谱st(λ)生成表示测量对象物s的各测量点x中的膜厚的膜厚分布。

需要说明的是，计算部32也可以是基于计算出的透射率光谱st(λ)计算测量对象物s的色调的结构。

(偏振板的吸收轴方向的调整处理)

调整部51能够调整与测量光的光路交叉的平面上的方向，即，偏振板50的吸收轴的方向。更详细地，调整部51能够调整与测量光的光路正交的平面上的方向即偏振板50的吸收轴的方向。调整部51例如是电动促动器、液压促动器、气动促动器、化学促动器、磁性流体促动器或电粘性流体促动器。作为一例，调整部51以偏振板50的吸收轴与测量对象物s的光轴所成的角度为-10度以上10度以下、或者80度以上100度以下的方式，调整偏振板50的吸收轴的方向。

例如，调整部51调整偏振板50的吸收轴的方向，使得在通过对测量对象物s的透射率光谱实施傅里叶变换等运算处理而生成的功率谱中出现未被掩埋在背景中的单个峰。

例如，调整部51在开始测量对象物s的透射率光谱的直列式测量之前，根据来自处理装置30的控制信号调整偏振板50的吸收轴的方向。

更详细地，计算部32在开始测量对象物s的透射率光谱的直列式测量之前，向发送部34输出控制信号，该控制信号用于将与测量光的光路正交的平面上的规定的基准方向与作为该平面上的方向的偏振板50的吸收轴的方向所成的角度θa调整为作为初始值的角度θas。

发送部34接收来自计算部32的控制信号时，向调整部51发送接收的控制信号。

例如，在调整部51接收来自发送部34的控制信号时，根据接收的控制信号，通过使偏振板50旋转来将角度θa调整为角度θas。

在由调整部51调整角度θa时，计算部32计算测量对象物s中的某一测量位置m处的透射率光谱st(λ)。例如，计算部32计算在测量位置m处位于对象区域r的长度方向的端部处的部分的透射率光谱st(λ)。接下来，计算部32通过对计算的透射率光谱st(λ)实施傅里叶变换等运算处理来生成功率谱。并且，计算部32计算生成的功率谱中的最大的峰值强度与第二大的峰值强度之间的差分d。计算部32将计算的差分d保存至存储部33。

另外，计算部32将差分d保存至存储部33时，经由发送部34向调整部51发送用于使角度θa变更为例如顺时针地旋转3度的角度的控制信号。

调整部51经由发送部34接收来自计算部32的控制信号时，根据接收的控制信号，再次调整角度θa。

由调整部51调整角度θa时，计算部32再次计算测量对象物s中的测量位置m处的透射率光谱st(λ)，并且生成功率谱，从而计算该功率谱中的差分d。

如上所述，计算部32重复规定次数的角度θa的变更以及功率谱中的差分d的计算，例如重复60次，并计算各角度θa的差分d。然后，计算部32检测差分d最大时的角度θa即角度θmax。

计算部32检测角度θmax时，经由发送部34向调整部51发送用于将角度θa设定为角度θmax的控制信号。需要说明的是，计算部32可以是检测一个或多个差分d在规定阈值以上时的角度θa即角度θth，并经由发送部34向调整部51发送用于将角度θa设定为任意的角度θth的控制信号的结构。另外，计算部32也可以是基于表示在功率谱中出现的峰值的锐度的指标，检测最尖锐的单个峰出现时的角度θa来作为角度θmax，并经由发送部34向调整部51发送用于将角度θa设定为检测的角度θmax的控制信号的结构。

调整部51经由发送部34接收来自计算部32的控制信号时，根据接收的控制信号，以使角度θa成为角度θmax的方式，使偏振板50旋转。

光学测量装置101在角度θa被设定为角度θmax的状态下，开始测量对象物s的透射率光谱st(λ)的直列式测量。

例如，光学测量装置101用于具有双折射性的测量对象物s的膜厚测量。具体地说，测量对象物s例如是pet(polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)的拉伸膜。pet的拉伸膜根据拉伸方向以及拉伸倍率而具有光轴例如滞相轴nx和进相轴ny。滞相轴nx以及进相轴ny例如为正交。测量对象物s的滞相轴nx以及进相轴ny是测量对象物s的光轴的一例。

另外，例如，光学测量装置101用于具有偏振特性的测量对象物s的膜厚测量。具体地说，测量对象物s例如是长条状的偏振薄膜。偏振薄膜在制造工程中被拉伸，并在与拉伸方向相对应的方向上具有吸收轴。测量对象物s的吸收轴是测量对象物s的光轴的一例。

在以往的光学测量方法中，在测量具有双折射性或偏振特性的测量对象物s的膜厚的情况下，有时不能准确地测量测量对象物s的膜厚。具体地说，例如，在以往的光学测量方法中，由于测量对象物s具有的双折射性的影响而在所计算的透射率光谱中包含差频成分，在将该透射率光谱通过傅里叶变换而得到的功率谱中，作为与测量对象物s的膜厚相对应的峰值，有时会在不同的位置产生多个峰值，在这种情况下，难以准确地测量测量对象物s的膜厚。另外，例如，在以往的光学测量方法中，由于测量对象物s具有的双折射性的影响，在功率谱中，有时与测量对象物s的膜厚相对应的峰值被掩埋在背景中，在这种情况下，难以准确地测量测量对象物s的膜厚。另外，例如，在以往的光学测量方法中，由于测量对象物s具有的偏振光折射性的影响，在功率谱中，有时与测量对象物s的膜厚相对应的峰值被掩埋在背景中，在这种情况下，难以准确地测量测量对象物s的膜厚。

另外，在专利文献3以及专利文献4中记载的技术中，为了测量测量对象物的延迟，以向测量对象物照射的光以及从测量对象物输出的光这两者均通过偏振板的方式配置偏振板。因此，由于向测量对象物照射的光以及从测量对象物输出的光这两者均被偏振板衰减，从而有时难以在有限的测量时间内准确地测量膜厚。

(测量例1)

图5是表示由本发明的第一实施方式的比较例1的光学测量装置生成的透射率光谱的图。在图5中，纵轴为透射率，横轴为波长。图5表示由不具备偏振板50的光学测量装置101生成的具有双折射性的测量对象物s上的某一测量点中的透射率光谱stc1(λ)。

图6是表示由本发明的第一实施方式的比较例1的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。在图6中，纵轴为强度，横轴为膜厚。图6表示将图5所示的透射率光谱stc1(λ)通过傅里叶变换而获得的功率谱pwc1。

参照图6，在由比较例1的光学测量装置101生成的功率谱pwc1中，与测量对象物s的膜厚相对应的本应出现的峰值被掩埋在背景中，从而无法唯一地检测最大的峰值。因此，难以准确地测量测量对象物s的膜厚。

图7是表示由本发明的第一实施方式的比较例2的光学测量装置生成的透射率光谱的图。在图7中，纵轴为透射率，横轴为波长。图7表示由偏振板50的吸收轴的方向与测量对象物s的滞相轴nx的方向所成的角度为45度的光学测量装置101生成的具有双折射性的测量对象物s上的某一测量点中的透射率光谱stc2(λ)。

图8是表示由本发明的第一实施方式的比较例2的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。在图8中，纵轴为强度，横轴为膜厚。图8表示将图7所示的透射率光谱stc2(λ)通过傅里叶变换而获得的功率谱pwc2。

参照图8，在由比较例2的光学测量装置101生成的功率谱pwc2中，与功率谱pwc1相同，与测量对象物s的膜厚相对应的本应出现的峰值被掩埋在背景中，从而无法唯一地检测最大的峰值。在这种情况下，难以准确地测量测量对象物s的膜厚。

图9是表示由本发明的第一实施方式的光学测量装置生成的透射率光谱的图。在图9中，纵轴为透射率，横轴为波长。图9表示由将偏振板50的吸收轴的方向调整为与测量对象物s的滞相轴nx的方向平行的光学测量装置101生成的具有双折射性的测量对象物s上的某一测量点中的透射率光谱st(λ)。

图10是表示由本发明的第一实施方式的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。在图10中，纵轴为强度，横轴为膜厚。图10表示将图9所示的透射率光谱st(λ)通过傅里叶变换而获得的功率谱pw。

参照图10，在由本发明的第一实施方式的光学测量装置101生成的功率谱pw中，能够唯一地检测最大的峰值pk，从而能够正确地测量与峰值pk相对应的测量对象物s的膜厚f。

(测量例2)

图11是表示由本发明的第一实施方式的比较例3的光学测量装置生成的透射率光谱的图。在图11中，纵轴为透射率，横轴为波长。图11表示由偏振板50的吸收轴的方向与测量对象物s的滞相轴nx的方向所成的角度为45度的、光学测量装置101所生成的具有双折射性的测量对象物s上的某一测量点中的透射率光谱stc3(λ)。

图12是表示由本发明的第一实施方式的比较例3的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。在图12中，纵轴为强度，横轴为膜厚。图12表示将图11所示的透射率光谱stc3(λ)通过傅里叶变换而获得的功率谱pwc3。

参照图12，在由比较例3的光学测量装置101生成的功率谱pwc3中，产生峰值pk1、pk2，从而无法唯一地检测最大的峰值pk。在这种情况下，难以准确地测量测量对象物s的膜厚。

图13是表示由本发明的第一实施方式的比较例4的光学测量装置生成的透射率光谱的图。在图13中，纵轴为透射率，横轴为波长。图13表示由偏振板50的吸收轴的方向与测量对象物s的滞相轴nx的方向所成的角度为75度的、光学测量装置101所生成的具有双折射性的测量对象物s上的某一测量点中的透射率光谱stc4(λ)。

图14是表示由本发明的第一实施方式的比较例4的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。在图14中，纵轴为强度，横轴为膜厚。图14表示将图13所示的透射率光谱stc4(λ)通过傅里叶变换而获得的功率谱pwc4。

参照图14，在由比较例4的光学测量装置101生成的功率谱pwc4中，与功率谱pwc3相同，产生了峰值pk1、pk2。功率谱pwc4中的峰值pk2比功率谱pwc3中的峰值pk2小。然而，在功率谱pwc4中，根据测量条件等有时无法唯一地检测最大的峰值pk。在这种情况下，难以准确地测量测量对象物s的膜厚。

图15是表示由本发明的第一实施方式的光学测量装置生成的透射率光谱的图。在图15中，纵轴为透射率，横轴为波长。图15表示由偏振板50的吸收轴的方向与测量对象物s的滞相轴nx的方向所成的角度为90度的、光学测量装置101所生成的具有双折射性的测量对象物s上的某一测量点中的透射率光谱st2(λ)。

图16表示由本发明的第一实施方式的光学测量装置生成的透射率光谱的功率谱的图。在图16中，纵轴为强度，横轴为膜厚。图16表示将图15所示的透射率光谱st2(λ)通过傅里叶变换而获得的功率谱pw2。

参照图16，在由本发明的第一实施方式的光学测量装置101生成的功率谱pw2中，能够唯一地检测最大的峰值pk1，从而能够准确地测量与峰值pk1相对应的测量对象物s的膜厚f。

图17是表示本发明的第一实施方式的光学测量装置中的偏振板的吸收轴的方向与测量对象物的滞相轴的方向之间的关系的图。

参照图17，照射光学系统10向测量对象物s照射自然光即照射光。透射测量对象物s的透射光包括在平行于测量对象物s的滞相轴nx的方向上振动的光lx和在平行于测量对象物s的进相轴ny的方向上振动的光ly。

例如，功率谱pwc3、pwc4中的峰值pk1是与光lx相对应的峰值，功率谱pwc3、pwc4中的峰值pk2是与光ly相对应的峰值。

比较例3的光学测量装置101接收被偏振板50衰减的光lx以及被偏振板50衰减的光ly。这里，由于比较例3的光学测量装置101中的偏振板50的吸收轴的方向与测量对象物s的滞相轴nx的方向所成的角度为45度，因此，光lx被偏振板50的衰减量与光ly被偏振板50的衰减量大致相同。因此，在由比较例3的光学测量装置101生成的功率谱pwc3中，会产生对应于光lx相对应的峰值pk1和对应于光ly的且大小与峰值pk1大致相同的峰值pk2。

另外，比较例4的光学测量装置101接收被偏振板50衰减的光lx以及被偏振板50衰减的光ly。这里，由于比较例4的光学测量装置101中的偏振板50的吸收轴的方向与测量对象物s的滞相轴nx的方向所成角度为75度，因此，光ly被偏振板50的衰减量与光lx被偏振板50的衰减量相比较大。因此，在由比较例4的光学测量装置101生成的功率谱pwc4中，会产生对应于光lx的峰值pk1和对应于光ly的比峰值pk1小的峰值pk2。

相对于此，由于第一实施方式的光学测量装置101中的偏振板50的吸收轴的方向与测量对象物s的滞相轴nx的方向所成的角度为90度，因此，如图17所示，光lx透射偏振板50而不被偏振板50衰减，另一方面，光ly被偏振板50吸收。因此，在由第一实施方式的光学测量装置101生成的功率谱pw2中，生成对应于光lx的峰值pk1，另一方面，不生成对应于光ly的峰值，由于能够唯一地检测最大的峰值pk1，从而能够准确地测量与峰值pk1相对应的测量对象物s的膜厚f。

(变形例1)

计算部32基于与照射光的光路正交的平面上的偏振板的吸收轴的方向不同的情况下的各测量光的受光结果，计算测量对象物s的膜厚。

例如，计算部32将膜厚fmax1和膜厚fmax2的平均值确定为测量对象物s的膜厚，其中，膜厚fmax1为在角度θa被设定为角度θmax的状态下、基于受光光学系统20针对从测量位置m产生的测量光的受光结果计算的膜厚，膜厚fmax2为在角度θa被设定为角度(θmax+90°)的状态下、基于受光光学系统20针对从测量位置m产生的测量光的受光结果计算的膜厚。

例如，角度θa被设定为角度θmax的状态下的偏振板50的吸收轴的方向da是平行于测量对象物s的滞相轴nx的方向，角度θa被设定为角度(θmax+90°)的状态下的偏振板50的吸收轴的方向db是平行于测量对象物s的进相轴ny的方向。

更详细地，光学测量装置101具有沿着测量对象物s的搬送方向排列的照射光学系统10a和照射光学系统10b、以及沿着测量对象物s的搬送方向排列的受光光学系统20a和受光光学系统20b。

照射光学系统10a以及照射光学系统10b向测量对象物s中的测量位置m照射照射光。

利用照射光学系统10a向测量位置m照射照射光，受光光学系统20a接收通过该照射而从测量位置m产生的测量光。利用照射光学系统10b向测量位置m照射照射光，受光光学系统20b接收通过该照射而从测量位置m产生的测量光。

受光光学系统20a中的偏振板50的吸收轴的方向da与受光光学系统20b中的偏振板50的吸收轴的方向db彼此正交。更详细地，将受光光学系统20a中的偏振板50的吸收轴的角度θa设定为角度θmax，将受光光学系统20b中的偏振板50的吸收轴的角度θa设定为角度(θmax+90°)。

计算部32将基于受光光学系统20a针对从测量位置m产生的测量光的受光结果计算的膜厚fmax1与基于受光光学系统20b针对从测量位置m产生的测量光的受光结果计算的膜厚fmax2的平均值确定为测量对象物s的膜厚。

(变形例2)

需要说明的是，在本发明的第一实施方式的光学测量装置101中，偏振板50构成为仅被固定地设于受光光学系统20，但并不限于此。偏振板50也可以构成为仅被固定地设于照射光学系统10。

图18是表示本发明的第一实施方式的变形例2的光学测量装置的结构的一例的图。

参照图18，在光学测量装置101中，受光光学系统20不包括偏振板50，另一方面，照射光学系统10包括偏振板50。

更详细地，例如，偏振板50配置在从线性光导12至对象区域r的照射光的光路上。例如，偏振板50以能够调整吸收轴的方向且相对于照射光学系统10的位置被固定的方式，由螺栓等固定构件固定在该光路上。

调整部51调整与照射光的光路正交的平面上的偏振板50的吸收轴的方向。

在变形例2的光学测量装置101中，与本发明的第一实施方式的光学测量装置101相同，在生成的功率谱pw中，能够检测唯一的最大的峰值pk，从而能够准确地测量与峰值pk相对应的测量对象物s的膜厚f。

(动作流程)

本发明的实施方式的光学测量装置具有包括存储器的计算机，该计算机中的cpu等运算处理部从该存储器读出并执行包括以下的流程图的各步骤的一部分或全部的程序。该装置的程序能够从外部安装。该装置的程序在被存储至记录介质的状态下流通。

图19是规定在本发明的第一实施方式的变形例1的光学测量装置中计算测量对象物的膜厚时的动作顺序的一例的流程图。

参照图19，首先，光学测量装置101在开始测量对象物s的透射率分布的直列式测量之前，为了在对测量对象物s的透射率光谱实施傅里叶变换等运算处理从而生成的功率谱中出现不被掩埋在背景中的唯一峰值，而调整受光光学系统20a、20b的各偏振板50的吸收轴的方向。具体地说，光学测量装置101将与测量光的光路正交的平面上的、规定的基准方向与受光光学系统20a中的偏振板50的吸收轴的方向所成的角度θa设定为角度θmax。另外，光学测量装置101将与测量光的光路正交的平面上的、规定的基准方向与受光光学系统20b中的偏振板50的吸收轴的方向所成的角度θa设定为角度(θmax+90°)(步骤s102)。

接下来，光学测量装置101在直列式地测量开始之后，等待应进行测量的时机即测量时机(步骤s104为“否”)，在测量时机(步骤s104为“是”)，向测量对象物s直线状地照射照射光。具体地说，光学测量装置101使用照射光学系统10a、10b向测量对象物s中的测量位置m直线状地照射照射光(步骤s106)。

接下来，光学测量装置101接收因向测量对象物s照射照射光而从测量对象物s产生并透射偏振板50的测量光即透射光。具体地说，光学测量装置101使用受光光学系统20a、20b，接收透射测量对象物s的透射光(步骤s108)。

接下来，光学测量装置101基于测量光的受光结果，计算透射率光谱st(λ)。具体地说，光学测量装置101计算基于受光光学系统20a的受光结果的透射率光谱st(λ)和基于受光光学系统20b的受光结果的透射率光谱st(λ)(步骤s110)。

接下来，光学测量装置101基于计算的各透射率光谱st(λ)，计算测量对象物s的测量位置m的膜厚。具体地说，光学测量装置101将基于根据受光光学系统20a的受光结果计算的膜厚fmax1与基于根据受光光学系统20b的受光结果计算的膜厚fmax2的平均值确定为测量对象物s的测量位置m的膜厚(步骤s112)。

需要说明的是，在本发明的第一实施方式的光学测量装置101中，在使用一组照射光学系统10a和受光光学系统20a计算测量对象物的膜厚的情况下，不必进行受光光学系统20b中的偏振板50的吸收轴的方向的设定(步骤s102)、使用照射光学系统10b进行的照射光的照射(步骤s106)、使用受光光学系统20b进行的透射光的接收(步骤s108)、以及基于受光光学系统20b的受光结果进行的透射率光谱st(λ)的计算(步骤s110)，而是只要将基于受光光学系统20a的受光结果而计算的膜厚fmax1确认为测量对象物s的测量位置m的膜厚即可(步骤s112)。另外，在使用本发明的第一实施方式的变形例2的光学测量装置101计算测量对象物的膜厚的情况下，在步骤s106中，光学测量装置101向测量对象物s直线状地照射透射过偏振板50的照射光，在步骤s108中，接收未透射过偏振板50的测量光。

图20是规定在本发明的第一实施方式的光学测量装置中调整偏振板的吸收轴的方向时的动作顺序的一例的流程图。图20详细地表示图19中的步骤s102。

参照图20，首先，光学测量装置101通过使偏振板50旋转来将角度θa调整为作为初始值的角度θas(步骤s202)。

接下来，光学测量装置101计算测量对象物s中的某一测量位置m处的透射率光谱st(λ)，并通过对计算的透射率光谱st(λ)实施傅里叶变换等运算处理，生成功率谱(步骤s204)。

接下来，光学测量装置101计算生成的功率谱中的最大峰值的强度与第二大峰值的强度之间的差分d，并将计算的差分d保存至存储部33(步骤s206)。

接下来，光学测量装置101在步骤s204以及步骤s206的处理次数小于规定次数的情况下(步骤s208为“否”)，通过使偏振板50旋转来将角度θa调整为顺时针旋转3度的角度(步骤s210)，并重复步骤s204以及步骤s206。

接下来，光学测量装置101在步骤s204以及步骤s206的处理次数达到规定次数时(步骤s208为“是”)，检测差分d最大时的角度θa即角度θmax(步骤s212)。

接下来，光学测量装置101以使角度θa成为角度θmax的方式使偏振板50旋转(步骤s214)。

需要说明的是，在本发明的第一实施方式的光学测量装置101中，照射光学系统10是向供测量对象物s通过的直线状的区域即对象区域r照射照射光的结构，但并不限于此。照射光学系统10也可以是向点状的对象位置照射照射光的结构。

另外，本发明的第一实施方式的光学测量装置101是具有调整部51结构，但并不限于此。光学测量装置101也可以是不具有调整部51的结构。在这种情况下，作为一例，偏振板50的吸收轴的方向预先在与测量光的光路正交的平面上，以与测量对象物s的滞相轴nx或进相轴ny的方向平行的方式固定。

另外，在本发明的第一实施方式的光学测量装置101中，调整部51构成为根据从发送部34接收的控制信号，调整偏振板50的吸收轴的方向的结构，但并不限于此。调整部51不限于自动调整，也可以构成为具有能够手动调整偏振板50的吸收轴的方向的机构。在这种情况下，在图20的步骤s202以及步骤s210中，用户手动地进行角度θa的调整。

另外，在本发明的第一实施方式的光学测量装置101中，偏振板50是配置于从对象区域r至物镜21的测量光的光路上的结构，但并不限于此。偏振板50是配置在物镜21和狭缝部221之间、狭缝部221和第一透镜222之间、或者第一透镜222和衍射光栅223之间的结构。

另外，在本发明的第一实施方式的光学测量装置101中，偏振板50构成为仅被固定地设于照射光学系统10以及受光光学系统20中的任意一方，但并不限于此。

例如，光学测量装置101也可以是具有作为设置于照射光学系统10的偏振板50的偏振板50a和作为设置于受光光学系统20的偏振板50的偏振板50b的结构。更详细地，偏振板50a例如通过具有支承夹具的支架s1配置在从线性光导12至对象区域r的照射光的光路op1上，偏振板50b例如通过具有支承夹具的支架s2配置在从对象区域r至物镜21的测量光的光路op2上。在这种情况下，在开始测量对象物s的膜厚测量时，例如根据测量对象物s的种类等，由用户将偏振板50a移动至从光路op1偏离的位置或将偏振板50b移动至从光路op2偏离的位置。需要说明的是，偏振板50a或偏振板50b也可以是搭载于接收来自处理装置30的控制信号的未图示的促动器，从而伴随着该促动器的动作而自动地移动的结构。

另外，例如，光学测量装置101设置于照射光学系统10以及受光光学系统20中的任意一方，也可以是具有作为可移动的偏振板50的偏振板50c的结构。更详细地，偏振板50c搭载于接收来自处理装置30的控制信号的未图示的促动器，从而伴随着该促动器的动作而在光路op1和光路op2之间自动地移动，由此配置在光路op1上或光路op2上。需要说明的是，偏振板50c也可以是伴随着该促动器的动作而在光路op1与从光路op1偏离的规定位置之间自动地移动，由此配置在光路op1上或该规定位置上的结构。或者，偏振板50c也可以是伴随着该促动器的动作，在光路op2和从光路op2偏离的规定位置之间自动地移动，由此配置在光路op2上或该规定位置上的结构。

接下来，使用附图说明本发明的另一实施方式。需要说明的是，对附图中的相同或相当部分标注相同附图标记并不重复其说明。

(第二实施方式)

本实施方式与第一实施方式的光学测量装置101相比，涉及对从对象区域r生成的反射光进行利用的光学测量装置102。下述说明内容之外与第一实施方式的光学测量装置101相同。

(光学测量装置)

图21表示本发明的第二实施方式的光学测量装置的结构的一例的图。

参照图21，光学测量装置102包括照射光学系统10、受光光学系统20、处理装置30、调整部51、基座构件4、支承构件6和偏振板50。基座构件4以及支承构件6固定受光光学系统20。需要说明的是，光学测量装置102不限于包括基座构件4以及支承构件6的结构，也可以取代基座构件4以及支承构件6、或者在基座构件4以及支承构件6之外，包括用于固定受光光学系统20的其它构件的结构。

偏振板50构成为能够位于照射光学系统10以及受光光学系统20中的任意一方。例如，偏振板50仅被固定地设于照射光学系统10以及受光光学系统20中的任意一方。在图21所示的例中，偏振板50仅被固定地设于受光光学系统20。

图22是表示本发明的第二实施方式的光学测量装置的结构的一例得图。图22表示作为光学测量装置102的测量对象的测量对象物s配置的状态。

参照图22，光学测量装置102测量通过对象区域r的测量对象物s的反射率光谱。

例如，光学测量装置102自动地测量在测量对象物s的生产线上通过对象区域r而被搬运的测量对象物s上的多个测量位置m处的反射率光谱。即，光学测量装置102直列式地测量测量对象物s上的多个测量位置m处的反射率光谱。

更详细地，光学测量装置102例如通过周期性地进行反射率测量来计算被搬运的测量对象物s的测量位置m处的每个波长的反射率。

(照射光学系统)

照射光学系统10向测量对象物s直线状地照射包含多个波长的照射光。更详细地，照射光学系统10向供测量对象物s通过的直线状的区域即对象区域r照射照射光。

照射光学系统10的线性光导12以向通过对象区域r的测量对象物s照射的照射光的入射角为θ的方式配置。

(受光光学系统)

受光光学系统20接收通过向测量对象物s照射的照射光进而从测量对象物s产生的反射光即测量光。

受光光学系统20相对于测量对象物s配置在与线性光导12同侧，并且配置在能够接收测量对象物s中的反射角为θ的反射光的位置。

受光光学系统20包括偏振板50、物镜21、成像分光器22和摄像部23。

偏振板50配置在从对象区域r至物镜21的测量光的光路上。偏振板50具有吸收轴。

受光光学系统20接收从线性光导12射出的照射光中的在测量对象物s反射的反射光来作为测量光。具体地说，受光光学系统20接收从线性光导12射出的照射光中的、通过对象区域r的测量对象物s的反射光。

(处理装置)

处理装置30中的计算部32基于受光光学系统20中的测量光的受光结果，生成对象区域r中的波长λ与测量光的强度之间的关系即受光光谱s(λ)。并且，计算部32基于生成的受光光谱s(λ)，计算通过对象区域r的测量对象物s的每个波长的反射率。

更详细地，计算部32基于被保存至存储部33的二维图像数据，生成受光光谱s(λ)，从而基于生成的受光光谱s(λ)，计算测量对象物s的每个波长λ的反射率。

例如，计算部32在反射板配置在对象区域r的状态下，基于基准光谱srr(λ)以及测量光谱srm(λ)，计算测量对象物s的反射率光谱sr(λ)，其中，基准光谱srr(λ)是基于从配置于对象区域r的反射板产生的测量光的受光光谱s(λ)，测量光谱srm(λ)是基于测量对象物s存在时的从对象区域r产生的测量光的受光光谱s(λ)。

例如，计算部32基于计算的反射率光谱sr(λ)，计算测量对象物s的膜厚。更详细地，计算部32通过对计算的反射率光谱sr(λ)实施傅里叶变换等运算处理，生成功率谱。并且，计算部32将与生成的功率谱中的峰值波长相对应的光学膜厚确定为测量对象物s的膜厚。

例如，计算部32针对对象区域r中的每个测量点x，生成多个基准光谱srr(λ)以及多个测量光谱srm(λ)，从而基于生成的各基准光谱srr(λ)以及各测量光谱srm(λ)，计算每个测量点x的多个反射率光谱sr(λ)。并且，计算部32基于计算的各反射率光谱sr(λ)，生成表示测量对象物s的各测量点x中的膜厚的膜厚分布。

需要说明的是，在本发明的第二实施方式的光学测量装置102中，与本发明的第一实施方式的变形例的光学测量装置101相同，处理装置30中的计算部32也可以是基于与照射光的光路交叉的平面上的偏振板的吸收轴的方向不同的情况下的各测量光的受光结果，计算测量对象物s的膜厚的结构。

(变形例1)

图23是表示本发明的第二实施方式的变形例1的光学测量装置的结构的一例的图。

参照图23，线性光导12具有半反射镜121。线性光导12向对象区域r照射由半反射镜121反射的照射光。在这种情况下，例如，线性光导12以使向通过对象区域r的测量对象物s的照射光的入射角为0°的方式，配置在搬运测量对象物s的表面的正上方。即，光学测量装置102的照射光学系统10为同轴落射照明。

受光光学系统20经由半反射镜121接收通过向测量对象物s照射的照射光进而从测量对象物s产生的反射光。在这种情况下，例如，受光光学系统20配置在能够接收测量对象物s中的反射角为0°的反射光的位置，即，以夹着线性光导12的方式，配置在与对象区域r相向的位置。

(变形例2)

需要说明的是，在本发明的第二实施方式的光学测量装置102中，偏振板50仅被固定地设于受光光学系统20，但并不限于此。偏振板50也可以构成为仅被固定地设于照射光学系统10。

图24是表示本发明的第二实施方式的变形例的光学测量装置中的照射光学系统的结构的一例的图。

参照图24，在光学测量装置102中，受光光学系统20不包括偏振板50，另一方面，照射光学系统10包括偏振板50。

更详细地，偏振板50配置在从线性光导12至对象区域r的照射光的光路上。

在本发明的第二实施方式的光学测量装置102、变形例1的光学测量装置102以及变形例2的光学测量装置102中，与本发明的第一实施方式的光学测量装置101相同，能够在生成的功率谱pw中，唯一地检测最大的峰值pk，从而能够准确地测量与峰值pk相对应的测量对象物s的膜厚f。

上述实施方式在所有方面都是例示性的，而不是制限性的。本发明的范围由权利要求书的范围示出而非上述说明，并且包括与权利要求书的范围等同的含义以及范围内的全部变更。