膜厚测定装置及膜厚测定方法与流程

本发明的一形态关于一种膜厚测定装置及膜厚测定方法。

背景技术：

1、作为对测定对象物的膜厚进行测定的技术，已知有如下技术：通过将白色光照射至测定对象物并用彩色相机检测其反射光，而取得3波长的干涉色图像，并基于规定的算法以区域(area)为单位进行膜厚分布测定(例如参照专利文献1及2、以及非专利文献1)。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利特开2013-145229号公报

5、专利文献2：日本专利特开2014-085112号公报

6、[非专利文献]

7、非专利文献1：北川克一、大槻真左文，“基于干涉色图像解析的透明膜的宽视野膜厚分布测定装置的开发”，精密工学会志79(11)，1078-1082，2013。

技术实现思路

1、[发明所要解决的问题]

2、在本技术领域中，寻求更高精度地对测定对象物的膜厚进行测定。

3、本发明的一形态鉴于上述实际情况而完成，其目的在于高精度地导出测定对象物的膜厚。

4、[解决问题的技术手段]

5、本发明的一形态的膜厚测定装置具备：光照射部，其对测定对象物照射光；光检测部，其具有作为检测来自测定对象物的光的区域传感器或线传感器的第1光检测器，并输出与所检测到的光的亮度信息对应的信号；分光器，其对来自测定对象物的光进行分光检测，并输出与包含该光的光谱的波长信息对应的信号；以及解析部，其基于由从光检测部输出的信号确定的亮度信息、及由从分光器输出的信号确定的波长信息，推定测定对象物的膜厚。

6、本发明的一形态的膜厚测定装置中，将来自测定对象物的光在光检测部中进行检测并且于分光器中进行分光检测，基于由从光检测部输出的信号确定的亮度信息、及由从分光器输出的信号确定的波长信息，推定测定对象物的膜厚。光检测部中检测到的光的亮度信息(光的反射率)为与测定对象物的膜厚对应的值。此处，仅利用亮度信息，仅可确定膜厚的相对分布而无法确定绝对值。就该点而言，在本发明的一形态的膜厚测定装置中，进一步考虑包含经分光检测的光的光谱的波长信息，因此可确定经分光检测的点的膜厚的绝对值。由此，基于由亮度信息确定的相对的膜厚分布及经分光检测的点的膜厚的绝对值，可适当地导出测定对象物的各区域的膜厚的绝对值。如上所述，通过根据分光器中的检测结果来校正光检测部中的检测结果，可高精度地导出测定对象物的膜厚。

7、上述膜厚测定装置也可进一步具备将来自测定对象物的光分割的光分割元件(light-dividing element)，光检测部进一步具有作为区域传感器或线传感器的第2光检测器，光分割元件将来自测定对象物的光分割并引导至第1光检测器及第2光检测器。如此，通过将来自测定对象物的光分割，并利用2个光检测器检测分割后的光，例如可针对每个波段分开光，并根据所期望的波段中的亮度信息推定膜厚。由此，可更高精度地导出测定对象物的膜厚。

8、光分割元件也可具有倾斜分色镜，该倾斜分色镜在规定的波长区域内透过率及反射率根据波长而变化，并通过透过及反射来自测定对象物的光而将光进行分割。根据此种构成，可针对每个波段适当地分割光。

9、光分割元件也可具有分色镜或半反射镜、及带通滤波器。根据此种构成，可针对每个波段适当地分割光。

10、光检测部也可输出与亮度信息对应的信号，该亮度信息包含第1光检测器中检测到的光的亮度值与第2光检测器中检测到的光的亮度值的比。认为光检测器中检测到的光会受到例如光源的波动(fluctuation)或背景光等的影响。该情形时，有无法基于亮度信息高精度地推定膜厚的担忧。就该点而言，通过导出根据波长分割的2个波段的光的亮度值的比，可导出不受上述背景光等的影响的亮度信息。通过基于此种亮度信息推定膜厚，可实现高精度的膜厚推定。

11、解析部也可基于测定对象物的信息，来决定是否实施使用了亮度信息与波长信息的测定对象物的膜厚推定。由于可高精度地推定膜厚的方法因测定对象物的状态(例如厚度等)而异，故通过基于测定对象物的信息，来决定是否实施上述「使用了亮度信息与波长信息的膜厚推定」，可实施适合于测定对象物的状态的膜厚推定。由此，可实现高精度的膜厚推定。

12、光分割元件也可具有倾斜分色镜，该倾斜分色镜在规定的波长区域内透过率及反射率根据波长而变化，并通过透过及反射来自测定对象物的光而将光进行分割，解析部在测定对象物的膜厚的厚度小于规定值时，基于亮度信息与波长信息推定测定对象物的膜厚，在测定对象物的膜厚的厚度大于规定值时，基于从光检测部输出的信号确定波长重心，并基于该波长重心推定测定对象物的膜厚。根据基于波长重心推定测定对象物的膜厚的方法，可更简易地实现高精度的膜厚推定。然而，在膜厚较小时，难以基于波长重心高精度地实施膜厚推定。就该点而言，在取得测定对象物的膜厚的厚度，且膜厚的厚度小于规定值时，通过实施基于上述亮度信息与波长信息的膜厚推定，即便于膜厚较小时也可高精度地实施膜厚推定。而且，在膜厚的厚度充分大时，通过实施基于波长重心的膜厚推定，可用更简易的方法迅速且高精度地实施膜厚推定。

13、解析部也可基于波长信息确定作为可测定的膜厚的范围的膜厚测定区间(range)，并将基于亮度与膜厚的关系式以及亮度信息而确定的一个或多个膜厚中的膜厚测定区间内包含的膜厚推定为测定对象物的膜厚。因关于来自测定对象物的光的亮度与膜厚，关系式成立，故可预先规定亮度与膜厚的关系式。此处，因亮度与膜厚的关系由表示周期性变化的波形表示，故即便基于亮度信息确定亮度，与该亮度对应的膜厚候选也存在多个。就该点而言，因通过使用包含光谱的波长信息确定可测定的膜厚的范围(膜厚测定区间)，故能够从多个膜厚候选中确定一个膜厚。通过将如此确定的膜厚推定为对象物的膜厚，可实现高精度的膜厚推定。

14、解析部也可基于修正后亮度信息推定测定对象物的膜厚，该修正后亮度信息是通过自波长信息的光谱的初始值起的变化量来修正由亮度信息表示的亮度值而得到的。认为光检测器中检测到的光会受到例如光源的波动或背景光等的影响。该情形时，有无法基于亮度信息高精度地推定膜厚的担忧。就该点而言，可通过如下亮度信息高精度地推定膜厚，该亮度信息是通过根据自光谱的初始值起的变化量来修正由亮度信息表示的亮度值，而消除了原本所包含的光源的波动或背景光等的影响而得到的。

15、本发明的一形态的膜厚测定方法包含：光照射步骤，其对测定对象物照射光；光检测步骤，其检测来自测定对象物的光，并输出与所检测到的光的亮度信息对应的信号；分光步骤，其对来自测定对象物的光进行分光检测，并输出与包含该光的光谱的波长信息对应的信号；以及膜厚推定步骤，其基于从光检测步骤中输出的信号确定的亮度信息、及从分光步骤中输出的信号确定的波长信息，推定测定对象物的膜厚。

16、光检测步骤中，也可通过将来自测定对象物的光分割，并检测经分割的各个光，而取得亮度信息。

17、光检测步骤中，也可输出与亮度信息对应的信号，该亮度信息包含经分割的各个光的亮度值的比。

18、膜厚推定步骤中，也可基于测定对象物的信息，来决定是否实施使用了亮度信息与波长信息的测定对象物的膜厚推定。

19、光检测步骤中，也可通过倾斜分色镜将来自测定对象物的光分割，该倾斜分色镜在规定的波长区域内透过率及反射率根据波长而变化，并通过透过及反射来自测定对象物的光而将光进行分割，膜厚推定步骤中，在测定对象物的膜厚的厚度小于规定值时，基于亮度信息与波长信息推定测定对象物的膜厚，在测定对象物的膜厚的厚度大于规定值时，基于光检测步骤中输出的信号确定波长重心，并基于该波长重心推定测定对象物的膜厚。

20、膜厚推定步骤中，也可基于波长信息确定作为可测定的膜厚的范围的膜厚测定区间，并将基于亮度与膜厚的关系式以及亮度信息而确定的一个或多个膜厚中的膜厚测定区间内包含的膜厚推定为测定对象物的膜厚。

21、膜厚推定步骤中，也可基于修正后亮度信息推定测定对象物的膜厚，该修正后亮度信息是通过波长信息的光谱的初始值起的变化量来修正由亮度信息表示的亮度值而得到的。

22、[发明的效果]

23、根据本发明的一形态，可高精度地导出测定对象物的膜厚。