(57)【要約】【課題】対象物の表面に光透過膜が形成されていてもその対象物の表面段差を測定するとともに、その表面の段差測定を簡便にする。【解決手段】段差測定装置３０は、光透過膜１が表面に設けられている対象物３に対して対象物の表面３ａの段差を測定し、光透過膜１を介して対象物の表面３ａに光１１を入射させる光源１０と、光透過膜１及び対象物３で反射した反射光２５を検出する光検出器２０ａと、光検出器２０ａにより検出された光２５の位置に基づいて、対象物の表面３ａの段差を導出する段差導出部とを備えている。そして、光源１０は、光透過膜１への光１１の入射角θを変更する入射角変更手段１０ａと、光透過膜１に入射させる光１１の波長を変更する波長変更手段との少なくとも一方を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
2006023183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過膜が表面に設けられている対象物に対し、該対象物の表面の段差を測定する段差測定装置であって、
上記光透過膜を介して上記対象物の表面に光を入射させる光源と、
上記光透過膜及び上記対象物で反射した反射光を検出する光検出器と、
上記光検出器により検出された光の位置に基づいて、上記対象物の表面の段差を導出する段差導出部とを備え、
上記光源は、上記光透過膜への光の入射角を変更する入射角変更手段と、上記光透過膜に入射させる光の波長を変更する波長変更手段との少なくとも一方を備えていることを特徴とする段差測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載された段差測定装置において、
上記光検出器は、上記入射角変更手段による上記光源の光の入射角の変化に応じて移動することを特徴とする段差測定装置。
【請求項３】
光透過膜が表面に設けられている対象物に対し、該対象物の表面の段差を測定する段差測定方法であって、
光を上記光透過膜を介して上記対象物の表面に入射させる工程と、
上記光透過膜及び上記対象物で反射した反射光を検出する工程と、
上記反射光の強度が一定強度以上となるように上記入射光を調整する工程と、
上記反射光が検出された位置に基づいて、上記対象物の表面の段差を導出する工程とを含み、
上記入射光を調整する工程は、上記光透過膜への光の入射角を変更する工程及び上記光の波長を変更する工程の少なくとも一方を含むことを特徴とする段差測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載された段差測定方法において、
上記光を調整する工程による上記光源の光の入射角の変化に応じて、上記光検出器を移動させる工程を含むことを特徴とする段差測定装置。
【請求項５】
光源と光検出器とを備えてなり、光透過膜が表面に設けられている対象物に対して該対象物の表面の段差を測定する段差測定装置をコンピュータで制御するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
上記光源により、上記段差測定装置の周囲に配置されている上記対象物の上記光透過膜を介して該対象物の表面に光を入射させる手順と、
上記光検出器により、上記光透過膜及び上記対象物で反射した反射光を検出させる手順と、
上記反射光の強度が一定強度より小さい場合に、該反射光の強度が一定強度以上となるように上記光透過膜への光の入射角を変更させる手順と該反射光の強度が一定強度以上となるように上記光の波長を変更させる手順との少なくとも一方と、
上記反射光の強度が一定強度以上である場合に、上記光検出器により該反射光が検出された位置に基づいて上記対象物の段差を導出させる手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載されたコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段差測定装置、段差測定方法、段差測定装置を制御するコンピュータプログラム及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。特に、表面に光透過膜などの薄膜が形成されている対象物に対してその対象物の表面の段差を測定する装置、その段差を測定する方法、その装置を制御するコンピュータプログラム及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板などの表面を加工するときや基板などの表面に別の部材を設けるときなどに、その表面の段差測定をする場合がある。その段差測定をする測定装置として、例えば、特許文献１には、光源である発光素子と対象物の表面で反射した反射光を検出する受光素子とを備えてなる距離測定装置が開示されている。この受光素子は表面が複数の領域に分かれてなる。そして、その各領域に入射した反射光の光量を測定することにより、対象物までの距離または対象物までの距離の変化量をそれぞれ検出することができる、と記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、光源と対象物の表面で反射した反射光を検出する測定光学系とを備えてなる位置検出装置が開示されている。この検出装置では、光源が出射する光（入射光）はある入射角度をもって対象物の表面に設けられているアライメントマークへ入射され、その対象物の表面で反射される。そして、その反射光はアライメントマークへ垂直に再入射され、その後光検出器で検出される。これにより、レジスト表面における屈折効果を除去することができる、と記載されている。
【０００４】
そして、特許文献１及び２の発明のように、光源と光検出器とを備えた段差測定装置を用いて基板などの対象物の表面の段差測定をする場合には、その対象物の表面に感光剤などからなる薄膜（光透過膜）が形成されていることが多い。そのため、図５に示すように、光源６０が出射した入射光６１の一部は光透過膜の表面５１ａで反射され、残りの入射光は光透過膜５１を透過して測定点５５へ照射されて対象物の表面５３ａで反射される。そして、光透過膜の表面５１ａで反射された光７１と対象物の表面５３ａで反射された反射光７３とを検出することにより、その対象物の表面５３ａの段差測定をすることができる。
【特許文献１】特開平６−２８１４５２号公報
【特許文献２】特開平１１−２６５８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光透過膜の表面５１ａで反射された反射光７１と対象物の表面５３ａで反射された反射光７３とは互いに干渉し合う。また、これら２つの反射光７１，７３の光学距離は互いに異なり、その光学距離差（光路差）が入射光６１の波長の半整数倍であれば、これら２つの反射光７１，７３は互いに弱め合ってしまう。その結果、図５に示すように、光透過膜の表面５１ａで反射された反射光７１と対象物の表面５３ａで反射された反射光７３とが足し合わされた反射光７５の強度は、非常に小さくなってしまう。そのため、この光路差が入射光６１の波長の半整数倍であれば、対象物の表面５３ａの段差測定ができない虞がある。
【０００６】
また、特許文献２の位置検出装置では、対象物の表面での反射光をアライメントマークへ垂直に再入射するための測定光学系が必要である。さらに、光源からの光をアライメントマークに照射させるために測定光学系をアライメントしなければならず、この位置検出装置を動作させることは容易ではない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、対象物の表面に光透過膜が形成されていてもその対象物の表面段差を測定するとともに、その表面の段差測定を簡便にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、光透過膜が表面に設けられている対象物に対し、該対象物の表面の段差を測定する段差測定装置であって、上記光透過膜を介して上記対象物の表面に光を入射させる光源と、上記光透過膜及び上記対象物で反射した反射光を検出する光検出器と、上記光検出器により検出された光の位置に基づいて、上記対象物の表面の段差を導出する段差導出部とを備え、上記光源は、上記光透過膜への光の入射角を変更する入射角変更手段と、上記光透過膜に入射させる光の波長を変更する波長変更手段との少なくとも一方を備えていることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成は、入射角変更手段及び波長変更手段のどちらか一方を備えている。そのため、光透過膜で反射した反射光と対象物で反射した反射光とが互いに強め合うように、入射光の波長及び入射角の少なくとも一方を変更できる。その結果、対象物の表面に光透過膜が形成されているにもかかわらず、反射光の強度を増大させることができるため、対象物の表面の段差を正確に測定できる。また、上記の構成はミラーやレンズなどからなる測定光学系を備えていないため、対象物の表面の段差測定を簡便にできる。
【００１０】
ここで、段差導出部で段差を導出するためには、例えば、光検出器において段差測定の光検出基準位置を設定し、上記の反射光が検出された位置とその光検出基準位置との距離を求めればよい。また、段差測定を行う前に光検出位置と段差との関係を調べておいてもよい。
【００１１】
また、入射角変更手段では、入射角は大きくなるように変更してもよく、小さくなるように変更してもよい。波長変更手段では、入射光の波長は長くなるように変更してもよく、短くなるように変更してもよい。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載された段差測定装置において、上記光検出器は、上記入射角変更手段による上記光源の光の入射角の変化に応じて移動することを特徴とする。
【００１３】
上記の構成により、入射角変更手段により入射光の光路が変更したために光透過膜及び対象物で反射した反射光の光路が変わっても、光検出器はこの反射光を確実に検出できる。
【００１４】
請求項３の発明は、光透過膜が表面に設けられている対象物に対し、該対象物の表面の段差を測定する段差測定方法であって、光を上記光透過膜を介して上記対象物の表面に入射させる工程と、上記光透過膜及び上記対象物で反射した反射光を検出する工程と、上記反射光の強度が一定強度以上となるように上記入射光を調整する工程と、上記反射光が検出された位置に基づいて、上記対象物の表面の段差を導出する工程とを含み、上記入射光を調整する工程は、上記光透過膜への光の入射角を変更する工程及び上記光の波長を変更する工程の少なくとも一方を含むことを特徴とする。
【００１５】
上記の測定方法によると、入射光の波長及び入射角の少なくとも一方を変更して、上記の反射光の強度を一定強度以上にできる。また、上記の測定方法では、ミラーやレンズなどからなる測定光学系を用いることはない。そのため、対象物の表面に光透過膜が形成されていても対象物の表面の段差を測定できるとともに、その段差測定を簡便にできる。
【００１６】
ここで、反射光の強度が一定強度以上であるとは、反射光が検出された位置に基づいて対象物の表面の段差を導出できる程度に反射光の強度が大きいことを意味する。反射光の強度は、入射光の強度と同一であることが好ましいが、伝搬中に低下する虞があるため入射光の強度よりも小さくなる場合もある。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３に記載された段差測定方法において、上記光を調整する工程による上記光源の光の入射角の変化に応じて、上記光検出器を移動させる工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
上記の段差測定方法により、入射角を変更したために光透過膜及び対象物で反射した反射光の光路が変わっても、光検出器はそれらの反射光を確実に検出できる。
【００１９】
請求項５の発明は、光源と光検出器とを備えてなり、光透過膜が表面に設けられている対象物に対して該対象物の表面の段差を測定する段差測定装置をコンピュータで制御するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、上記光源により、上記段差測定装置の周囲に配置されている上記対象物の上記光透過膜を介して該対象物の表面に光を入射させる手順と、上記光検出器により、上記光透過膜及び上記対象物で反射した反射光を検出させる手順と、上記反射光の強度が一定強度より小さい場合に、該反射光の強度が一定強度以上となるように上記光透過膜への光の入射角を変更させる手順と該反射光の強度が一定強度以上となるように上記光の波長を変更させる手順との少なくとも一方と、上記反射光の強度が一定強度以上である場合に、上記光検出器により該反射光が検出された位置に基づいて上記対象物の段差を導出させる手順と、を実行させることを特徴とする。
【００２０】
上記のコンピュタープログラムによると、入射光の波長及び入射角の少なくとも一方を変更することにより、上記の反射光の強度を一定強度以上にできる。また、上記のコンピュタープログラムによると、ミラーやレンズなどを用いて入射光を調整することはない。そのため、このコンピュタープログラムにより制御された段差測定装置を用いれば、対象物の表面に光透過膜が形成されていても対象物の表面の段差を測定できるとともに、その段差測定を簡便にできる。
【００２１】
ここで、対象物が段差測定装置の周囲に配置されているとは、段差測定装置の光源から出射される入射光がその強度をそれほど減少させることなく対象物の光透過膜の表面に入射できる程度であって上記の反射光がその強度をそれほど減少させることなく光検出器へ導入される程度に、対象物が段差測定装置の近くに配置されていることを意味する。
【００２２】
また、反射光の強度が一定強度以上であるとは、反射光が検出された位置に基づいて対象物の表面の段差を導出できる程度に反射光の強度が大きいことを意味する。反射光の強度は入射光の強度と同一であることが好ましいが、伝搬中に低下する虞があるため入射光の強度よりも小さくなる場合もある。
【００２３】
請求項５の発明は、コンピュータに、光透過膜及び対象物で反射した反射光の強度が一定強度より小さい場合に、光源の光の入射角の変化に応じて光検出器を移動させる手順も実行させることが好ましい。コンピュータにこの手順を実行させることにより、上記の反射光の強度が一定強度以上となるように入射角を変更したために上記の反射光の光路が変わってしまっても、光検出器は上記の反射光を確実に検出できる。
【００２４】
また、請求項５の発明は、コンピュータに、光透過膜及び対象物で反射した反射光の強度が一定強度以上である場合に、入射光の波長の値と光透過膜への入射光の入射角度とを出力させる手順も実行させることが好ましい。コンピュータにこの手順を実行させることにより、測定者は最適な入射光の波長の値及び入射光の入射角度を知ることができる。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項５に記載されたコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２６】
上記の構成により、請求項５のコンピュタープログラムは、フレキシブルディスクまたはＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュター読み取り可能な記録媒体に記録されたものがコンピュターにインストールされることにより、あるいは、オンラインでコンピュターにダウンロードされることにより、実行可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の段差測定装置及び段差測定方法によれば、入射光の波長及び入射角の少なくとも一方を変更できる。従って、光透過膜で反射した反射光と対象物で反射した反射光との光路差が波長の半整数倍であっても、入射光の波長及び入射角のどちらか一方を変更することによりその光路差を波長の整数倍とすることができる。その結果、反射光の強度を増大させて、対象物の表面の段差を正確に測定できる。また、本発明の段差測定装置及び段差測定方法によれば、光源と光検出器とを用いることにより段差を測定できるため、段差測定を簡便することができる。
【００２８】
本発明のコンピュタープログラムは本発明の段差測定装置を制御するコンピュタープログラムであり、また、本発明のコンピュター読み取り可能な記録媒体にはそのコンピュタープログラムが記録されている。そのため、本発明のコンピュタープログラム及び本発明のコンピュター読み取り可能な記録媒体は、本発明の段差測定装置が奏する効果と同一の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の実施の形態を説明する前に、図１に示すように、第１光透過膜１と第２光透過膜２とが積層された対象物３に対し、第１光透過膜１及び第２光透過膜２を介して入射光１１を対象物の表面３ａに入射することにより対象物の表面３ａの段差を測定する場合を考える。ここで、図１に示すｎ0、ｎ1、ｎ2及びｎ3は、それぞれ、空気の屈折率、第１光透過膜１の屈折率、第２光透過膜２の屈折率及び対象物３の屈折率であり、この順に大きな値を示す。また、図１に示すｄ1及びｄ2は、それぞれ、第１光透過膜１の膜厚及び第２光透過膜２の膜厚である。
【００３０】
対象物の表面３ａの段差測定をするためには、まず、入射光１１を第１光透過膜の表面１ａに入射角θ0で入射させる。 すると、入射光の一部は第１光透過膜の表面１ａで反射され（以下、この反射光を「第１膜反射光２１」という。）、残りの入射光は第１光透過膜の表面１ａで屈折して入射角θ1で第１光透過膜１へ入射される。 第１光透過膜１へ入射した光の一部は第２光透過膜の表面２ａで反射され（以下、この反射光を「第２膜反射光２２」という。）、 残りの光は第２光透過膜の表面２ａで屈折して入射角θ2で第２光透過膜２へ入射されて対象物の表面３ａで反射される。そして、光検出器（図１には不図示）を用いて第１膜反射光２１と第２膜反射光２２と対象物反射光２３とが合成された反射光を検出し、この反射光が検出された位置に基づいて対象物の表面の段差を測定する。
【００３１】
上記の場合、第１膜反射光２１、第２膜反射光２２及び対象物反射光２３は互いに異なる光路を通過するため、これら３つの反射光２１，２２，２３の光学距離はそれぞれ異なる。第１膜反射光２１と第２膜反射光２２との光路差をＬ1とし、 第２膜反射光２２と対象物反射光２３との光路差をＬ2とすると、Ｌ1及びＬ2はそれぞれ下記の数１及び数２で表される。
【００３２】
【数１】
2006023183.tif 000003
【００３３】
【数２】
2006023183.tif 000004
【００３４】
ここで、数１において、 ｄ1は第１光透過膜１の膜厚、ｎ0は空気の屈折率、ｎ1は第１光透過膜１の屈折率、θ0は第１光透過膜１への入射光１１の入射角である。 また、数２において、 ｄ2は第２光透過膜２の膜厚、ｎ2は第２光透過膜２の屈折率、θ1は第２光透過膜２への入射光１１の入射角である。そして、数１及び数２に示すように、Ｌ1は入射光１１の波長λ及び入射角θ0の関数であり、 Ｌ2は入射光１１の波長λ及び入射角θ1の関数である。
【００３５】
各屈折率の大きさはｎ0＜ｎ1＜ｎ2＜ｎ3なる関係を満たしているため、入射光１１が空気中から第１光透過膜１へ、第１光透過膜１から第２光透過膜２へ及び第２光透過膜２から対象物３へ入射しても、入射光１１の位相は反転しない。従って、ブラッグの法則より、例えば、Ｌ1が入射光１１の波長の整数倍であれば（Ｌ1＝ｍλ；ｍは整数）、第１膜反射光２１と第２膜反射光２２とは互いに強め合う。逆に、 Ｌ1が入射光１１の波長の半整数倍であれば（Ｌ1＝（ｎ＋１／２）λ；ｎは整数）、 第１膜反射光２１と第２膜反射光２２とは互いに弱め合う。このことはＬ2及び（Ｌ1＋Ｌ2）についてもいえる。
【００３６】
特許文献１及び２などに開示されている従来の段差測定装置では、光源は固定であるとともに単一の波長の光のみを出射するために、入射光１１の波長（λ）及び入射角（θ0）を変更できない。そのために、第１膜反射光２１、第２膜反射光２２及び対象物反射光２３が互いに弱め合っていれば、これら３つの反射光が足し合わさった反射光が検出された位置を知ることは不可能である。その結果、表面の段差を測定できない。
【００３７】
そこで、発明者は、膜反射光と対象物反射光とが合成された反射光が測定不能となる状態を回避するために、以下の実施形態で示すように、入射光の波長及び入射角の少なくとも一方が可変である段差測定装置、段差測定方法、段差測定装置を制御するコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを読み取り可能とする記録媒体の発明を行った。なお、本発明は、以下に示す実施形態１及び２に限定されない。
【００３８】
《発明の実施形態１》
以下、実施形態１について図２、３及び４を参照しながら説明する。なお、図２は本実施形態における段差測定装置３０の模式図であり、図３は本実施形態における段差測定装置３０を制御するコンピュータプログラムのフロー図であり、図４は本実施形態における段差測定方法の模式図である。
【００３９】
本実施形態の段差測定装置３０は、図２に示すように、光源１０と光検出器２０ａ，２０ｂ，２０ｂ，…からなる光検出部２０と段差導出部とを備えてなり、表面に光透過膜１が設けられている対象物３に対し、その対象物の表面３ａの段差を測定するための測定装置である。図２に示すように、本実施形態における対象物の表面３ａには、図１における第１光透過膜１のみが形成されているため、検出される反射光は、光透過膜で反射された反射光と対象物の表面で反射された反射光との足し合わせである。そして、この段差測定装置３０は後述の段差測定プログラムにより制御されている。
【００４０】
光源１０は、ヘリウム−ネオンレーザや半導体レーザなどの複数の波長の光を発振させることができるレーザであり、光源１０が出射する入射光１１は光透過膜の表面１ａへ入射角θで入射され、その一部は光透過膜１を介して対象物の表面３ａへ入射される。そして、光源１０は、入射角変更手段１０ａと波長変更手段とを備えている。入射角変更手段１０ａは光透過膜１への入射光１１の入射角θを変更する手段であり、入射角θを変更することにより数１の右辺の値が変わる。波長変更手段は入射光１１の波長を変更できる手段であり、波長λの値を変えることにより数１に示す光の干渉条件が変わる。以上より、光源１０が入射角変更手段１０ａ及び波長変更手段を備えているために入射光１１の波長や入射角θを変更でき、その結果、膜反射光２１と対象物反射光２３との光路差を入射光１１の波長の整数倍とすることができる。そのため、段差測定装置３０を用いて段差を測定すると、膜反射光２１と対象物反射光２３とは強め合い、その結果、膜反射光２１と対象物反射光２３とが合成された反射光２５の強度を一定強度以上にできる。そして、この反射光２５は、後述の光検出部２０の一つの光検出器２０ａにより検出される。
【００４１】
光検出部２０は、反射光２５を検出する光検出器２０ａ以外に、この光検出器２０ａと全く同種の光検出器２０ｂ，２０ｂ，…を備えてなる。なお、反射光２５を検出する光検出器２０ａは、図１に示す場合では真ん中の光検出器であるが、反射光２５がもっと下方で検出される場合には下の光検出器であり、反射光２５がもっと上方で検出される場合には上の光検出器または図示を省略しているそれより上の光検出器である。この光検出器２０ａとそれ以外の光検出器２０ｂ，２０ｂ，…とは、対象物の表面３ａに沿う方向に対して略垂直にそれぞれ一列に並んで配置されている。また、隣り合う光検出器はそれぞれ同一の間隔を開けて配置されている。
【００４２】
光検出器２０ａ，２０ｂ，２０ｂ，…は、入射角変更手段１０ａによる入射角θの変化に応じて移動する。従って、入射角変更手段１０ａにより入射角θが変わったために反射光２５の光路が変わっても、光検出器２０ａを用いて反射光２５を確実に検出できる。
【００４３】
段差測定装置３０が備えている段差導出部において、対象物の表面３ａの段差を測定する。そのためには、まず、測定者が対象物の表面３ａに光透過膜１を形成する。次に、入射光１１がその強度をそれほど減少させることなく対象物の光透過膜の表面１ａに入射できる程度であって反射光２５がその強度をそれほど減少させることなく光検出器２０ａへ導入される程度に近づけて、その対象物３を段差測定装置３０の周囲に配置する。そして、測定者が対象物の表面３ａの測定点５の座標などの位置情報、入射光１１の波長λ及び入射光１１の入射角θを入力してスタートボタンを押せば、段差測定装置３０の段差測定プログラムが開始する。なお、この段差測定プログラムは、フレキシブルディスクまたはＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュター読み取り可能な記録媒体に記録されたものがコンピュターにインストールされることにより実行可能となってもよいし、オンラインでコンピュターにダウンロードされることにより実行可能となってもよい。
【００４４】
その段差測定プログラムでは、図３に示すように、まず、ステップＳ１では、入射光１１が光透過膜の表面１ａに対し入力された入射角で入射されるように、また、入射光１１が入力された座標の測定点５へ照射されるように、光源１０を対象物３に対して配置させる。また、光源１０が入力された波長の光を照射するように設定される。その後、ステップＳ２へと進む。
【００４５】
ステップＳ２では、光源１０により光透過膜の表面１ａに対して入射光１１を入射させる。入射光１１が光透過膜の表面１ａに入射されると、一部の入射光は光透過膜の表面１ａで反射され、残りの入射光は光透過膜１を透過し対象物の表面３ａで反射される。その後、ステップＳ３へと進む。
【００４６】
ステップＳ３では、光検出部２０の一つの光検出器２０ａに、膜反射光２１と対象物反射光２３とが合成された反射光２５を検出させるとともに強度を測定させる。その後、ステップＳ４へと進む。
【００４７】
ステップＳ４では、反射光２５の強度が一定強度以上であるか否かを判断させる。この判断させるためには、例えば、反射光２５の強度と入射光１１の強度との差を調べさせればよい。なお、膜反射光２１及び対象物反射光２３は伝搬中に強度が低下している虞があるため、反射光２５の強度は入射光１１の強度よりも小さい場合がある。そのため、反射光２５の強度と入射光１１の強度とは全く同一とならない場合がある。
【００４８】
ステップＳ４において反射光２５の強度が一定強度より小さいと判断されたなら、膜反射光２１と対象物反射光２３とは干渉して弱め合っているため、この状態では対象物の表面３ａの測定点５の段差を測定できない。なぜならば、反射光２５の強度が小さいために反射光２５を検出した光検出器を特定することができないからである。従って、ステップＳ４において反射光２５の強度が一定強度より小さいと判断された場合には、ステップＳ５へと進む。
【００４９】
ステップＳ５では、反射光２５の強度が一定強度以上となるように入射光１１の波長及び入射角θを変更させる。入射光１１の波長を変更するためにはレーザの種類を変えればよいし、入射角θを変更させるためには光源１０を移動させればよい。その後、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４を行わせる。このとき、ステップＳ４において反射光２５の強度が一定強度より小さいと判断されたなら、ステップＳ５を行わせ、その後、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４を再度行わせる。そして、これらの工程は、反射光２５の強度が一定強度以上となるまで繰り返し行われる。
【００５０】
ここで、入射角θは大きくなるように変更させてもよく、小さくなるように変更させてもよい。なお、入射角θが大きくなるように変更させた場合に、変更後に測定した反射光２５の強度が変更前に測定した反射光２５の強度よりも小さくなったときには、入射角θが小さくなるように変更できることが好ましい。同じく、入射光１１の波長は長くなるように変更させてもよく、短くなるように変更させてもよい。なお、入射光１１の波長が長くなるように変更させた場合に、変更後に測定した反射光２５の強度が変更前に測定した反射光２５の強度よりも小さくなったときには、入射光１１の波長が短くなるように変更できることが好ましい。
【００５１】
一方、ステップＳ４において反射光２５の強度が一定強度以上であると判断されたならば、ステップＳ６へと進む。ステップＳ６では、反射光２５の強度が一定強度以上であるときの入射光１１の波長λ及び入射角θを出力させるとともに、対象物の表面３ａの測定点５の段差を測定させる。
【００５２】
対象物の表面３ａの測定点５の段差を測定するためには、例えば、図４に示すように、段差測定の基準となる基準面１０３ａで反射した光（以下、「基準反射光」という。）１２３を検出する基準光検出器１２０ａの位置と光検出器２０ａの位置との間隔ｄを測定することにより、幾何学的に求めることができる。なお、説明を簡潔にするため、対象物の表面には光透過膜を形成していない。図４に示すように、入射光１１が段差測定基準面１０３ａに入射した点を点Ａとし、入射光１１が対象物の表面３ａに入射した点を点Ｂとし、対象物反射光２３を光の進行方向とは逆向きに延長させた線と点Ａを通る段差測定基準面１０３ａの法線との交点を点Ｃとすると、幾何学的考察から、三角形ＡＢＣは二等辺三角形となり辺ＡＣの長さはｄとなる。従って、対象物の表面３ａは基準面１０３ａよりも（ｄ／２）だけ低いことになる。これにより、光検出部２０における反射光２５を検出した光検出器２０ａの位置から、測定点５の段差を求めることができる。
【００５３】
ステップＳ６が終了した後は、ステップＳ７へと進む。ステップＳ７では、入射光１１が別の測定点へ入射するように光源１０を移動させる。その後、ステップＳ２から順に行わせる。以上の一連の工程を対象物の表面３ａ全体に対して行わせることにより、対象物の表面３ａの段差を測定することができる。
【００５４】
以上より、段差測定プログラムを搭載した段差測定装置３０を用いて対象物の表面３ａの段差を測定すれば、入射光の波長及び入射角θを変更できる。そのため、数１のθ0や数１の干渉条件を変えることができ、 従って、反射光２５の強度を一定強度以上にできる。そのため、光検出部２０において反射光２５を検出する光検出器２０ａを特定することができ、その光検出器２０ａの位置から対象物の表面３ａの段差を求めることができる。従って、単一の波長の光を出射する固定光源を備えた従来の段差測定装置を用いて段差測定を行う場合に比べて、段差測定装置３０を用いて段差測定を行えば、正確に段差を測定できる。
【００５５】
また、段差測定装置３０は、光源１０と光検出部２０とを備え、測定光学系を備えていない。そのため、段差測定装置３０の構造は、特許文献２の位置検出装置の構造に比べて簡便である。また、対象物の表面３ａの段差を測定するさいには、ミラー・レンズなどを用いて入射光をアライメントする必要はないため、特許文献２の位置検出装置を用いる場合に比べて簡便に段差を測定することができる。
【００５６】
《発明の実施形態２》
実施形態２においては、上記実施形態１で示した段差測定装置３０または段差測定方法の用途を示す。
【００５７】
用途の一例として、均一な太さのインク線を基板の平滑でない表面（対象物の表面）に描画する場合を説明する。
【００５８】
ディスペンサ等を用いて基板の表面にインクで線を描画する場合、その基板の表面に凹凸等の構造がなければ、インクの塗布圧力を一定に保ちながら基板の表面へ描画することにより、均一の太さの線をその表面に描くことができる。しかし、基板の表面が凹凸であるときには、凸部での塗布圧力を小さくし凹部での塗布圧力を大きくしなければ、均一な太さのインク線をその表面に描くことはできない。そして、このように、基板の表面の凹凸に応じてインクの塗布圧力を変更するためには、基板の表面の凹凸の構造が描画前に既知であることが好ましい。従って、まず、上記実施形態１における段差測定装置３０や段差測定方法を用いてその表面の段差測定をし、その測定後、その結果に基づいてインクの塗布圧力を調整しながらその表面にインクを塗布すれば、凹凸の構造を有する表面に対して均一なインク線を描画できる。
【００５９】
また別の用途として、基板などの表面を平滑にする場合、基板などの表面のある一点の高さを測定する場合などが挙げられる。
【００６０】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態１について、以下のような構成としてもよい。
【００６１】
光源１０は入射角変更手段のみを備えていてもよく、波長変更手段のみを備えていてもよい。また、光源１０は複数の波長の光を照射することができれば、ヘリウム−ネオンレーザや半導体レーザに限定されることはない。
【００６２】
段差測定装置３０は、複数の光検出器２０ａ，２０ｂ，２０ｂ，…を備えているとしてが、受光面の大きな光検出器を一つだけ備えていてもよい。この場合、その受光面のある一点を光検出基準位置に設定し、反射光２５が検出された位置とその光検出基準位置との距離を求めることにより、対象物の表面３ａの段差を導出できる。また、段差を導出する別の方法として、例えば、予め、各光検出器と対象物の表面３ａの段差とを関連づけておいてもよい。
【００６３】
光検出器２０ａ，２０ｂ，２０ｂ，…は、対象物の表面３ａに沿う方向にそれぞれ一列に並んで配置されていてもよいし、一列に並んで配置されていなくてもよい。検出器の位置と段差との関係がわかればよい。また、光検出部２０の光検出器の個数は４個に限定されない。
【００６４】
また、反射光２５を検出する光検出器２０ａだけでなくその他の光検出器２０ｂ，２０ｂ，…も、入射角θの変化に応じて移動することが好ましい。なぜならば、上記実施形態１で記載したように、反射光２５を検出する光検出器２０ａは、いずれの場合も図１の真ん中の検出器であるわけではなく、反射光２５が検出される位置に応じて異なる。そのため、光検出部２０の全ての光検出器が入射角θの変化に応じて移動することが好ましい。
【００６５】
段差測定装置３０を制御する段差測定プログラムは、フレキシブルディスクまたはＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュター読み取り可能な記録媒体に記録されたものがコンピュターにインストールされることにより実行可能となってもよいし、オンラインでコンピュターにダウンロードされることにより実行可能となってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上説明したように、本発明は、表面に光透過膜などの薄膜が形成されている対象物に対してその対象物の表面の段差を測定する装置、方法、その装置を制御するコンピュータプログラム及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明における段差測定のメカニズムを説明する模式図である。
【図２】実施形態１における段差測定装置３０の模式図である。
【図３】実施形態１における段差測定方法を示すフローチャートである。
【図４】実施形態１における段差測定方法を示す模式図である。
【図５】従来例における段差測定装置３０の模式図である。
【符号の説明】
【００６８】
１，５１    第１光透過膜（光透過膜）
２    第２光透過膜
３，５３    対象物
３ａ    対象物の表面
１０，６０    光源
１０ａ    入射角変更手段
２０    光検出部
２０ａ，２０ｂ，７０    光検出器
２５，７５    反射光
３０，８０    段差測定装置
【図１】
2006023183.tif 000005
【図２】
2006023183.tif 000006
【図３】
2006023183.tif 000007
【図４】
2006023183.tif 000008
【図５】
2006023183.tif 000009