(57)【要約】【課題】基板表面に塗布された透明材料の膜厚を、高速かつ高精度に測定する。【解決手段】基板上の透明材料の膜厚を測定する方法であって、基板上には第１の基板表面には第１の対象物（透明材料）が塗布され、第２の基板表面には第２の対象物（透明材料）が塗布されている。方法は、第１の対象物が塗布されてない位置における前記第１の基板表面に対する前記第１の対象物の表面の第１の相対高さを測定する工程と、第１の対象物の裏面に対する第１の対象物の表面の第２の相対高さを測定する工程と、第１の相対高さと第２の相対高さとに基づいて透明材料の屈折率を算出する工程（Ｓ１０）とを含む。方法は、さらに、第２の対象物の裏面に対する第２の対象物の表面の第３の相対高さと、算出された屈折率とを用いて、第２の対象物の膜厚を測定する工程（Ｓ２０）を含む。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に塗布された透明材料の対象物の膜厚を測定する測定装置であって、
白色光を出射する光源と、
前記光源から出射された白色光を二光束に分離し、一方の光束を前記対象物に照射するとともに他方の光束を参照面に照射し、前記対象物からの反射光と前記参照面からの反射光とを干渉させて干渉光を得るように構成された対物レンズと、
前記対物レンズによって得られた干渉光を撮影する撮像装置と、
前記対象物に対して前記対物レンズを光軸方向に相対移動させる位置決め装置と、
前記光源、前記撮像装置、および前記位置決め装置を制御し、前記撮像装置で撮影された画像における干渉光のピーク強度に基づいて、前記対象物の高さを測定する制御装置とを備え、
第１の基板表面には第１の対象物が塗布され、第２の基板表面には第２の対象物が塗布されており、
前記制御装置は、
前記第１の対象物が塗布されてない位置における前記第１の基板表面に対する前記第１の対象物の表面の第１の相対高さと、前記第１の対象物の裏面に対する前記第１の対象物の表面の第２の相対高さとに基づいて、前記透明材料の屈折率を算出し、
前記第２の対象物の裏面に対する前記第２の対象物の表面の第３の相対高さと、算出された前記屈折率とを用いて、前記第２の対象物の膜厚を測定する、測定装置。
【請求項２】
前記第１の基板表面と前記第２の基板表面は、異なる基板上にある、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記第１の基板表面と前記第２の基板表面は、同じ基板上にある、請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
基板表面に透明材料を塗布するように構成された塗布機構と、
請求項１に記載の測定装置とを備えた、塗布装置。
【請求項５】
前記塗布機構は塗布針を含み、前記塗布針の先端部に前記透明材料を付着させ、前記塗布針の先端部、または、前記塗布針の先端部に付着された前記透明材料を前記基板表面に接触させることによって、前記透明材料を前記基板表面に塗布する、請求項４に記載の塗布装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記塗布機構によって前記第２の基板表面に前記透明材料を塗布後、当該基板を固定したままで、前記第２の対象物の膜厚を測定する、請求項４または５に記載の塗布装置。
【請求項７】
基板表面に塗布された透明材料の対象物の膜厚を測定する方法であって、
第１の基板表面には第１の対象物が塗布され、第２の基板表面には第２の対象物が塗布されており、
前記方法は、
前記第１の対象物が塗布されてない位置における前記第１の基板表面に対する前記第１の対象物の表面の第１の相対高さを測定する工程と、
前記第１の対象物の裏面に対する前記第１の対象物の表面の第２の相対高さを測定する工程と、
前記第１の相対高さと前記第２の相対高さとに基づいて、前記透明材料の屈折率を算出する工程と、
前記第２の対象物の裏面に対する前記第２の対象物の表面の第３の相対高さと、算出された前記屈折率とを用いて、前記第２の対象物の膜厚を測定する工程とを含む、方法。
【請求項８】
前記第１〜第３の相対高さは、白色干渉法を用いて測定される、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、塗布装置、および膜厚測定方法に関し、より特定的には、塗布された透明材料の膜厚を検出するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
先端径が数十μｍの塗布針、ならびにスポット径が数μｍ〜数十μｍのレーザ光を用いて微細なパターンの正確な加工および修正を行なう技術が知られている（特許文献１〜３）。このうち、塗布針を用いた加工技術は、比較的粘度の高い材料を塗布することができる。そのため、たとえば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、センサなどの半導体デバイスの電子回路パターン等を形成するために、１０μｍ以上の比較的厚みのある膜の形成にも利用されている。
【０００３】
また、近年では、電子部品の配線パターンの微細化が進み、より高度の信頼性が望まれる分野にもこのような加工技術が適用されつつあり、塗布した材料の膜厚および体積を検査することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６８３５４号公報
【特許文献２】特開２００９−１２２２５９号公報
【特許文献３】特開２００９−２３７０８６号公報
【特許文献４】特開２００８−２８６６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
透明材料の膜厚を検出する方法としては、特開２００８−２８６６３０号公報（特許文献４）に示されるような、白色干渉法を用いた検出方法が知られている。白色干渉法は、白色干渉計を用いて、透明材料の表面の反射光による干渉光と、透明膜の裏面の反射光による干渉光とを観察し、各干渉光の干渉光強度のピーク間の距離（測定膜厚ｔ’）、透明材料の屈折率（ｎ）とに基づいて、実際の膜厚（ｔ）を以下の式（１）とから算出する検出法である。
【０００６】
ｔ＝ｔ’／ｎ    ・・・（１）
特許文献４に記載された手法においては、材料の屈折率ｎが予めわかっていることが必要である。そのため、使用する材料の製造者に屈折率を予め問い合わせたり、屈折率を測定するための別個の装置を準備したりする必要がある。
【０００７】
また、複数の材料を混合して用いる場合には、混合比率の違いによって屈折率が変化することが懸念される。また、温度や湿度などの使用環境が変化することによっても屈折率は変化し得る。そのため、膜厚を精度よくかつ高速に検出するためには、実際の膜厚測定に近い条件での屈折率を取得することが必要となる。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、塗布された透明材料の膜厚を、高速かつ高精度に測定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による測定装置は、基板表面に塗布された透明材料の対象物の膜厚を測定する測定装置である。測定装置は、白色光を出射する光源と、対物レンズと、撮像装置と、位置決め装置と、制御装置とを備える。対物レンズは、光源から出射された白色光を二光束に分離し、一方の光束を対象物に照射するとともに他方の光束を参照面に照射し、対象物からの反射光と参照面からの反射光とを干渉させて干渉光を得るように構成される。撮像装置は、対物レンズによって得られた干渉光を撮影する。位置決め装置は、対象物に対して対物レンズを光軸方向に相対移動させる。制御装置は、光源、撮像装置、および位置決め装置を制御し、撮像装置で撮影された画像における干渉光のピーク強度に基づいて、対象物の高さを測定するように構成される。第１の基板表面には第１の対象物が塗布され、第２の基板表面には第２の対象物が塗布されている。制御装置は、第１の対象物が塗布されてない位置における第１の基板表面に対する第１の対象物の表面の第１の相対高さと、第１の対象物の裏面に対する第１の対象物の表面の第２の相対高さとに基づいて、透明材料の屈折率を算出する。制御装置は、第２の対象物の裏面に対する第２の対象物の表面の第３の相対高さと、算出された屈折率とを用いて、第２の対象物の膜厚を測定する。
【００１０】
好ましくは、第１の基板表面と第２の基板表面は、異なる基板上にある。
好ましくは、第１の基板表面と第２の基板表面は、同じ基板上にある。
【００１１】
本発明による塗布装置は、基板表面に透明材料を塗布するように構成された塗布機構と、上述の測定装置とを備える。
【００１２】
好ましくは、塗布機構は塗布針を含み、塗布針の先端部に透明材料を付着させ、塗布針の先端部、または、塗布針の先端部に付着された透明材料を基板表面に接触させることによって、透明材料を基板表面に塗布する。
【００１３】
好ましくは、制御装置は、塗布機構によって第２の基板表面に透明材料を塗布後、当該基板を固定したままで、第２の対象物の膜厚を測定する。
【００１４】
本発明は、基板表面に塗布された透明材料の対象物の膜厚を測定する方法である。第１の基板表面には第１の対象物が塗布され、第２の基板表面には第２の対象物が塗布されている。上記方法は、第１の対象物が塗布されてない位置における第１の基板表面に対する第１の対象物の表面の第１の相対高さを測定する工程と、第１の対象物の裏面に対する第１の対象物の表面の第２の相対高さを測定する工程と、第１の相対高さと第２の相対高さとに基づいて透明材料の屈折率を算出する工程と、第２の対象物の裏面に対する第２の対象物の表面の第３の相対高さおよび算出された屈折率を用いて、第２の対象物の膜厚を測定する工程とを含む。
【００１５】
好ましくは、第１〜第３の相対高さは、白色干渉法を用いて測定される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板表面に塗布された透明材料の膜厚を、高速かつ高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態の代表例として膜厚測定機能を備えた微細塗布装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】観察光学系および塗布機構の要部を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２のＡ方向から要部を見た図である。
【図４】観察光学系の光学素子の配置図である。
【図５】白色干渉法を用いた膜厚測定の原理を説明するための図である。
【図６】透明材料の屈折率の測定手法を説明するための第１の図である。
【図７】透明材料の屈折率の測定手法を説明するための第２の図である。
【図８】塗布材料の膜厚測定の手法を説明するための図である。
【図９】本実施の形態における膜厚測定の全体工程を示すフローチャートである。
【図１０】図９のＳ１０における屈折率演算処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図９のＳ２０における膜厚測定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本実施の形態に従う膜厚測定装置単体の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
［全体構成］
図１は、この発明の実施の形態の代表例として膜厚測定機能を備えた微細塗布装置１の全体構成を示す斜視図である。
【００１９】
図１を参照して、微細塗布装置１は、観察光学系２、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラ３、カット用レーザ装置４、塗布機構５、および硬化用光源６から構成される塗布ヘッド部と、この塗布ヘッド部を塗布対象の基板７に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺステージ８と、Ｚステージ８を搭載してＸ軸方向に移動させるＸステージ９と、基板７を搭載してＹ軸方向に移動させるＹステージ１０と、微細塗布装置１全体の動作を制御する制御用コンピュータ１１と、ＣＣＤカメラ３によって撮影された画像などを表示するモニタ１２と、制御用コンピュータ１１に作業者からの指令を入力するための操作パネル１３とを備える。
【００２０】
観察光学系２は、照明用の光源を含み、基板７の表面状態や、塗布機構５によって塗布された透明材料の状態を観察する。観察光学系２によって観察される画像は、ＣＣＤカメラ３により電気信号に変換され、モニタ１２に表示される。カット用レーザ装置４は、観察光学系２を介して基板７にレーザ光を照射して金属膜などを除去する。
【００２１】
塗布機構５は、たとえば接着剤などの透明材料を基板７上に形成する。硬化用光源６は、たとえばＣＯ２レーザを含み、塗布機構５によって塗布された透明材料にレーザ光を照射して硬化させる。
【００２２】
なお、微細塗布装置１の構成は一例であり、たとえば、観察光学系２などを搭載したＺステージ８をＸステージ９に搭載し、さらにＸステージ９をＹステージ１０に搭載し、Ｚステージ８をＸＹ方向に移動可能とするガントリー方式と呼ばれる構成でもよく、観察光学系２などを搭載したＺステージ８を、基板７に対してＸＹ方向に相対的に移動可能な構成であればどのような構成でもよい。
【００２３】
次に、複数の塗布針１８を用いた塗布機構５の例について説明する。図２は、観察光学系２および塗布機構５の要部を示す斜視図である。図２を参照して、観察光学系２および塗布機構５は、可動板１５と、倍率の異なる複数（たとえば５個）の対物レンズ１６と、異なる種類の透明材料を塗布するための複数（たとえば５個）の塗布ユニット１７とを備える。
【００２４】
可動板１５は、観察光学系２の観察鏡筒２ａの下端と基板７との間で、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に設けられている。また、可動板１５には、それぞれ５個の対物レンズ１６に対応する５個の貫通孔１５ａが形成されている。
【００２５】
５個の貫通孔１５ａは、Ｙ軸方向に所定の間隔で、可動板１５の下面に固定されている。５個の塗布ユニット１７は、それぞれ５個の対物レンズ１６に隣接して配置されている。可動板１５を移動させることにより、所望の塗布ユニット１７を塗布位置上方に配置することが可能となっている。
【００２６】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、図２のＡ方向から要部を見た図であり、透明材料の塗布動作を示す図である。
【００２７】
塗布ユニット１７は、塗布針１８とタンク１９とを含む。
まず、図３（Ａ）に示すように、所望の塗布ユニット１７の塗布針１８を塗布位置上方に位置決めする。このとき、塗布針１８の先端部は、タンク１９内の透明材料内に浸漬されている。
【００２８】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、塗布針１８を下降させてタンク１９の底の孔から塗布針１８の先端部を突出させる。このとき、塗布針１８の先端部には透明材料が付着している。
【００２９】
次に、図３（Ｃ）に示すように、塗布針１８およびタンク１９を下降させて塗布針１８の先端部を塗布位置に接触させ、透明材料を塗布する。この後、図３（Ａ）の状態に戻る。
【００３０】
複数の塗布針１８を用いた塗布機構５は、この他にも様々な技術が知られているため詳細な説明を省略する。たとえば特許文献２（特開２００９−１２２２５９号公報）などに示されている。微細塗布装置１は、たとえば図２に示すような機構を塗布機構５として用いることによって、複数の透明材料のうちの所望の透明材料を用いて塗布することができ、また、複数の塗布針１８のうち所望の塗布径の塗布針１８を用いて透明材料を塗布することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、塗布針１８による塗布機構５を用いる微細塗布装置に膜厚測定機能を一体に組込んだ例について説明しているが、材料の塗布機構としては、たとえばインクジェットやディスペンサ等他の機構を用いてもよい。
【００３２】
［膜厚測定の原理］
次に、白色干渉法を用いた透明材料の膜厚測定の原理について説明する。図４は、観察光学系２の光学素子の配置図である。観察光学系２は、落射光源３４と、フィルタ切換装置３５と、ハーフミラー３７と、結像レンズ３８と、ミラウ型干渉対物レンズ３９とを含む。ミラウ型干渉対物レンズ３９は、レンズ３１、参照鏡３２、およびビームスプリッタ３３を含む。
【００３３】
ミラウ型干渉対物レンズ３９は、二光束干渉対物レンズの一種である。ミラウ型干渉対物レンズ３９の焦点位置での干渉光強度が最大になることを利用し、Ｚステージ８を基板７に対してＺ軸方向に相対的に移動させながら干渉光の画像を得る。複数の画像について、画素ごとに干渉光強度が最大になるＺステージ８のＺ軸方向の位置を求めることによって、透明材料の表面，裏面ならびに基板表面の高さ（ｚ座標）を検出する。この高さ測定方法は、数μｍ以下の微小な高さの検出に適している。なお、透明材料の裏面とは、換言すれば、透明材料と液体材料との境界面であり、透明材料が塗布された箇所における基板表面のことである。
【００３４】
ミラウ型干渉対物レンズ３９は、観察光学系２に含まれる照明用の光源から出射された白色光を二光束に分離して一方を対象物の表面に照射するとともに、他方を参照面に照射することにより、対象物の表面からの反射光と、参照面からの反射光とを干渉させるものである。
【００３５】
また、観察光学系２に含まれる照明用の光源としては白色光源を用いる。白色光源を用いた場合、レーザなどの単一波長の光源を用いる場合とは異なり、ミラウ型干渉対物レンズ３９の焦点位置でのみ干渉光強度が最大になる。このため、透明材料の高さを測定するのに適している。
【００３６】
落射光源３４の出射部にフィルタ切換装置３５によってフィルタ３６を備える。
落射光源３４を出射した光がフィルタ３６を通過すると、中心波長λ（ｎｍ）の白色光が得られる。
【００３７】
フィルタ３６を通過した光は、ハーフミラー３７でレンズ３１の方向に反射される。レンズ３１に入射した光は、ビームスプリッタ３３で基板７の方向に通過する光と参照鏡３２の方向に反射する光とに分けられる。基板７の表面で反射した光と参照鏡３２の表面で反射した光とは再びビームスプリッタ３３で合流し、レンズ３１で集光される。この後、レンズ３１から出た光は、ハーフミラー３７を通過した後、結像レンズ３８を経てＣＣＤカメラ３の撮像面３ａに入射する。
【００３８】
通常は、Ｚステージ８によりミラウ型干渉対物レンズ３９を光軸方向に移動させて基板７の表面反射光と参照鏡３２の表面反射光との間に光路長差を生じさせる。そして、Ｚステージ８によりミラウ型干渉対物レンズ３９を移動させながら上記光路長差により発生する干渉光をＣＣＤカメラ３で撮像する。この干渉光の強度、すなわち明るさは基板７からの反射光と参照鏡３２からの反射光との光路長が等しいとき最大となる。また、このとき基板７の表面に焦点が合っている。
【００３９】
なお、Ｚステージ８の他に、基板７自身をテーブルで上下させたり、ミラウ型干渉対物レンズ１６と観察光学系２との連結部にピエゾステージを取り付けることによってミラウ型干渉対物レンズ３９の位置を上下させてもよい。
【００４０】
なお、本実施の形態では、ミラウ型干渉対物レンズを用いたが、マイケルソン型やリニーク型の干渉対物レンズを用いてもよい。
【００４１】
図５に示されるように、基板上に屈折率ｎの透明材料が塗布されている場合、ミラウ型干渉対物レンズ３９を光軸方向に移動させて走査すると、塗布した透明材料の表面と裏面とで焦点が合うため、干渉光の強度のピークが２つ現れる。
【００４２】
透明材料の表面に対応する干渉強度のピークが現れるＺステージ８の位置がＺａであり、裏面に対応する干渉強度のピークが現れるＺステージ８の位置がＺｂである場合を考える。この場合、２つのピークの測定位置から算出される見かけ上の膜厚はｔ’＝｜ｚａ−ｚｂ｜となる。
【００４３】
ここで、屈折率ｎ，膜厚ｔの物質を通過する光が進む距離はｎ×ｔであるため、２つのピークの測定位置から算出された膜厚がｔ’である場合、これらの間には、ｔ’＝ｎ×ｔの関係が成立する。したがって、透明材料の実際の膜厚ｔは、以下の式（２）によって算出することができる。
【００４４】
ｔ＝ｔ’／ｎ＝｜ｚａ−ｚｂ｜／ｎ  ・・・（２）
［本実施の形態における透明材料の膜厚測定］
（膜厚測定における課題）
白色干渉法を用いた透明材料の膜厚測定においては、上記の式（２）のように、測定対象の透明材料の屈折率の情報が必要となる。透明材料の屈折率が公知かつ不変のものであれば、それを定数として記憶しておくことで、正しい膜厚を算出することができる。
【００４５】
しかしながら、たとえば複数の材料を混合して塗布材料を得る場合には、各材料の混合割合によって屈折率が変化する可能性がある。また、１種類の材料であったとしても、温度や湿度などの使用環境ならびに経年変化などによって、屈折率が多少変化する場合が考えられる。特に、マイクロメートルオーダの測定を行なう場合には、算出に用いる屈折率と実際の屈折率との差が微小であっても、膜厚の測定精度に影響することが懸念される。
【００４６】
そこで、本実施の形態においては、実際に塗布された透明材料のうちの１つについて屈折率を測定して記憶し、記憶された屈折率を用いて、残りの透明材料の膜厚を測定する手法を採用する。なお、屈折率の測定については、たとえば、複数の透明材料が塗布された基板の場合には、当該基板を測定を開始する際に実行してもよいし、同一ロットの最初の基板についての測定の際に実行してもよい。また、同じ材料が連続して使用される場合には、毎日の始業時や所定時間ごとに測定を行なうようにしてもよい。このように、塗布された材料の屈折率を実際に測定し、測定された屈折率を用いて他の測定対象物の膜厚を測定することによって、屈折率の変化を反映して測定することができるので、膜厚の測定精度を向上させることができる。
【００４７】
また、１回の屈折率の測定結果を用いて、複数個の測定対象物の膜厚を測定することで、各測定対象物ごとに屈折率を測定する場合に比べて、測定時間を短縮し高速に測定を行なうことが可能となる。
【００４８】
（屈折率の測定）
次に、図６、図７を用いて、屈折率の測定方法について説明する。図６および図７においては、屈折率測定専用のテスト用基板に透明材料を塗布して屈折率を測定する場合を説明するが、実際の製品に塗布された透明材料のうちの１つに対して同じ手法を用いることによって屈折率を測定してもよい。
【００４９】
図６を参照して、まず、透明材料が塗布されたテスト用のガラス基板をＹステージ１０上にセットする。そして、まず透明材料が塗布されていない位置Ｏ１におけるガラス基板の高さｚ１を干渉光のピーク位置に基づいて測定する。次に、塗布された透明材料の頂点Ｖ（塗布材料の表面）における高さｚ２を干渉光のピーク位置に基づいて測定する。位置Ｏ１においては、透明材料の屈折率の影響はないため、測定された２つの位置の差、すなわち、実際の基板表面に対する頂点Ｖの相対高さは、塗布材料の頂点Ｖの実際の高さｈ１となる。
【００５０】
ｈ１＝｜ｚ２−ｚ１｜  ・・・（３）
次に、図７に示すように、上記の頂点Ｖの位置において、透明材料を通して測定されるガラス基板位置Ｏ２の高さ（すなわち、透明材料の裏面の高さ）ｚ１’を測定する。この場合の測定においては、透明材料の屈折率が影響するため、干渉光のピークが生じる高さは、見かけ上、実際の基板表面よりも下方（Ｚ軸の負側）の値となる。そのため、透明材料の裏面に対する表面（頂点Ｖ）の相対高さｈ２は、以下の式（４）となる。
【００５１】
ｈ２＝｜ｚ２−ｚ１’｜  ・・・（４）
この相対高さｈ１、ｈ２との間には、上記の式（１）の関係が成立するため、以下の式（５）によって、透明材料の屈折率ｎを算出することができる。
【００５２】
ｎ＝ｈ２／ｈ１＝｜ｚ２−ｚ１’｜／｜ｚ２−ｚ１｜  ・・・（５）
なお、上記の説明においては、塗布材料の頂点Ｖの位置における測定に基づいて屈折率を算出しているが、測定の位置はこれに限られず、塗布材料表面の任意の位置で測定してもよい。また、測定は１点の場合に限られず、複数の位置での測定の結果に基づいて、たとえば平均値を算出するようにしてもよい。
【００５３】
（塗布膜厚の検査）
上記のように算出された屈折率ｎを、制御用コンピュータ１１に記憶しておき、記憶された屈折率ｎを用いて実際の製品における透明材料の膜厚を測定する。具体的には、図８のように、干渉光のピーク位置に基づいて、製品の基板上に塗布された透明材料の所定の位置Ｐにおける表面の高さｚａと、位置Ｐに対応する裏面の位置Ｏ３の高さｚｂとを測定する。この場合の、塗布材料の実際の膜厚ｈ３は、制御用コンピュータ１１に記憶された屈折率ｎを用いることによって、以下の式（６）を用いて算出することができる。
【００５４】
ｈ３＝｜ｚａ−ｚｂ｜／ｎ  ・・・（６）
このようにして算出された膜厚ｈ３が、所定の公差範囲内であるか否かを判定することによって、塗布不良の有無を判定することができる。
【００５５】
なお、膜厚の測定は、各測定対象物に対して複数個所測定するようにしてもよい。また、基板上に複数の測定対象物がある場合、すべての測定対象物に対して測定を行なってもよいし、一部の測定対象物のみに対して測定を行なってもよい。
【００５６】
図９は、本実施の形態における膜厚測定の全体工程を示すフローチャートである。図９を参照して、まずステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０にて、制御用コンピュータ１１において、屈折率の演算処理が行なわれ、算出された屈折率が制御用コンピュータ１１に記憶される。なお、上述のように、当該ステップは、テスト用基板上に塗布された材料を用いて行なわれてもよいし、実際の製品の基板に塗布された材料を用いて行なわれてもよい。
【００５７】
その後、Ｓ２０にて、実際の製品に塗布された材料について、上述の方法によって膜厚測定処理が実行される。Ｓ２０においては、たとえば、１つの基板上に塗布された複数の材料の膜厚が測定され、各材料についての塗布状態が正常であるか、異常であるかが判定される。当該判定結果は、制御用コンピュータ１１に記憶される。
【００５８】
測定対象の材料に対する膜厚測定が完了すると、Ｓ３０に処理が進められて、膜厚測定の全行程が終了したか否かが判断される。たとえば、対象ロットの基板のすべてについての膜厚測定が終了したか、あるいは、所定の作業時間（午前，午後，１日）の膜厚測定が終了したかが判断される。
【００５９】
すべての膜厚測定処理が完了していない場合（Ｓ３０にてＮＯ）は、処理がＳ２０に戻されて、次の測定対象の基板についての膜厚測定が実行される。一方、すべての膜厚測定処理が完了した場合（Ｓ３０にてＹＥＳ）は、膜厚測定処理を終了する。
【００６０】
図１０は、図９におけるステップＳ１０の屈折率演算処理の詳細を説明するための図である。
【００６１】
図１０を参照して、まず、Ｓ１１０にて、制御用コンピュータ１１は、Ｙステージ１０にセットされた基板上の所定位置に透明材料を塗布する。上述したように、ここでの材料の塗布は、屈折率測定用のテスト基板への塗布であってもよいし、実際の製品の基板への塗布であってもよい。
【００６２】
次に、Ｓ１２０にて、図６で説明したように、制御用コンピュータ１１は、Ｘステージ９、Ｙステージ１０を移動させて、透明材料が塗布されていない位置に観察光学系２を位置決めする。そして、制御用コンピュータ１１は、当該位置における基板面の高さｚ１を、干渉光のピーク位置に基づいて測定する。
【００６３】
その後、制御用コンピュータ１１は、Ｓ１３０にて、Ｘステージ９、Ｙステージ１０を塗布材料の頂点付近に移動させて、干渉光のピーク位置に基づいて透明材料の表面の高さｚ２を測定する。そして、制御用コンピュータ１１は、測定された塗布材料の表面の高さｚ２と、Ｓ１２０で測定された基板面の高さｚ１とに基づいて、基板面に対する塗布材料の表面の高さｈ１を、上述の式（３）により算出する。
【００６４】
Ｓ１４０にて、制御用コンピュータ１１は、Ｓ１３０と同じＸ，Ｙ座標位置における、塗布材料の裏面の高さｚ１’を干渉光のピーク位置に基づいて測定する。そして、制御用コンピュータ１１は、Ｓ１３０で測定された塗布材料の表面の高さｚ２と、塗布材料の裏面の高さｚ１’とから、塗布材料の裏面に対する表面の高さｈ２を、上述の式（４）に基づいて算出する。
【００６５】
その後、制御用コンピュータ１１は、Ｓ１５０にて、Ｓ１３０で算出した基板面に対する塗布材料の表面の高さｈ１と、Ｓ１４０で算出した塗布材料の裏面に対する表面の高さｈ２とから、透明材料の屈折率ｎを上述の式（５）を用いて演算する。演算された屈折率ｎは、制御用コンピュータ１１内部のメモリ（図示せず）に記憶される。
【００６６】
図１１は、図９のＳ２０における膜厚測定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【００６７】
図１１を参照して、Ｓ２１０において、透明材料が塗布される製品（基板）が、Ｙステージ１０上にセット（固定）される。この工程は、作業者によって行なわれてもよいし、ロボットアーム等の搬送装置（図示せず）によって行なわれてもよい。なお、図９のＳ１０の屈折率の演算が実際の製品上の塗布材料を用いて行なわれ、屈折率の演算に引き続いて、同じ基板上の塗布材料についての膜厚測定が行なわれる場合には、このＳ２１０の処理は省略される場合がある。
【００６８】
Ｓ２２０にて、制御用コンピュータ１１は、基板上の予め定められた位置（たとえば、Ｍ個）に透明材料を塗布する。
【００６９】
透明材料の塗布が完了すると、制御用コンピュータ１１は、Ｓ２３０にて、インデックスｍを１に設定し、Ｍ個の塗布材料のうちの最初の塗布材料についての膜厚測定を開始する。
【００７０】
Ｓ２４０にて、制御用コンピュータ１１は、Ｙステージ１０上に基板を固定した状態のままで、測定対象の塗布材料の位置に観察光学系２を位置決めし、塗布材料の表面の高さｚａを干渉光のピーク位置に基づいて測定する。その後、Ｓ２５０にて、制御用コンピュータ１１は、塗布材料の裏面の高さｚｂを干渉光のピーク位置に基づいて測定する。
【００７１】
Ｓ２６０にて、制御用コンピュータ１１は、測定された塗布材料の表面の高さ（ｚａ）および裏面の高さ（ｚｂ）と、Ｓ１０で記憶された屈折率ｎとに基づいて、上述の式（６）を用いて塗布材料の膜厚ｈ３を演算する。
【００７２】
Ｓ２７０にて、制御用コンピュータ１１は、算出された膜厚ｈ３が、予め定められた公差（下限：ＴＬ，上限：ＴＨ）の範囲内（ＴＬ≦ｈ３≦ＴＨ）であるか否かを判定する。
【００７３】
膜厚ｈ３が公差の範囲内である場合（Ｓ２７０にてＹＥＳ）は、処理がＳ２８０に進められ、制御用コンピュータ１１は、当該材料の塗布量が正常であると判定して、その判定結果を内部のメモリに記憶する。一方、膜厚ｈ３が公差の範囲外である場合（Ｓ２７０にてＮＯ）は、処理がＳ２８５に進められ、制御用コンピュータ１１は、当該材料の塗布量が不良であると判定して、その判定結果を内部のメモリに記憶する。
【００７４】
その後、Ｓ２９０にて、制御用コンピュータ１１は、インデックスｍが、基板上の測定対象の材料の個数Ｍ以下（ｍ≦Ｍ）であるか否かを判定する。換言すれば、制御用コンピュータ１１は、当該基板上に、測定対象の材料が残っているかを判定する。
【００７５】
インデックスｍがＭ以下の場合（Ｓ２９０にてＹＥＳ）は、処理がＳ２９５に進められて、制御用コンピュータ１１は、インデックスｍの値を１だけインクリメントし（ｍ＝ｍ＋１）、Ｓ２４０に処理を戻して次の測定対象の材料の膜厚測定を実行する。
【００７６】
インデックスｍがＭより大きい場合（Ｓ２９０にてＮＯ）は、制御用コンピュータ１１は、当該基板上には、測定対象の材料が残っていないと判断し、処理を図９のルーチンに戻してＳ３０を実行する。
【００７７】
なお、図には示されていないが、Ｓ２７０における判定の結果は、作業者に通知される。そして、不良の材料があると判定された場合には、作業者は、この判定結果に基づいて、たとえば次工程において塗布量の修正を行なう。
【００７８】
図９〜図１１で説明したように、膜厚測定に先立って、実際に塗布された材料を用いて屈折率を算出および記憶し、記憶された屈折率を用いて実際の製品における測定対象の塗布材料についての膜厚測定を行なうことによって、膜厚測定の時間を過度に延長することなく、膜厚の測定精度を向上させることができる。すなわち、基板表面に塗布された透明材料の膜厚を、高速かつ高精度に測定することができる。
【００７９】
［変形例］
上記の実施の形態においては、材料の塗布工程と膜厚の測定工程とが１つの微細塗布装置で行なわれる構成について説明した。しかしながら、本実施の形態の膜厚測定の手法は、必ずしも塗布工程を含む装置で行なわれる必要はなく、膜厚測定のみが実行可能な専用の測定装置に適用してもよい。
【００８０】
図１２は、実施の形態の変形例に従う膜厚測定装置１Ａの概略構成図である。この膜厚測定装置１Ａにおいては、材料の塗布機構が設けられておらず、膜厚測定に必要となる機器のみが設けられている。膜厚測定装置１Ａは、たとえば、塗布機構のみを有する塗布装置の後工程として用いられる。
【００８１】
図１２を参照して、膜厚測定装置１Ａは、観察光学系２０、ＣＣＤカメラ３０、干渉対物レンズ１６０、ピエゾステージ１７０、および光源１８０から構成されるヘッド部を備える。膜厚測定装置１Ａは、当該ヘッド部を、測定対象の基板７に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺステージ８０と、基板７を搭載してＹ軸方向に移動させるＹステージ１００と、Ｙステージ１００を搭載してＸ軸方向に移動させるＸステージ９０とをさらに備える。また、膜厚測定装置１Ａは、制御用コンピュータ１１０と、ＣＣＤカメラ３０によって撮影された画像などを表示するモニタ１２０と、制御用コンピュータ１１０に作業者からの指令を入力するための操作パネル（キーボード，マウスなど）とをさらに備える。
【００８２】
Ｘステージ９０、Ｙステージ１００、およびＺステージ８０は、制御用コンピュータ１１０からの指令に基づいて、ＸＹＺステージコントローラ１１２によって制御される。光源１８０は、制御用コンピュータ１１０からの指令に基づいて、照明コントローラ１１６によって制御される。
【００８３】
ピエゾステージ１７０は、観察光学系２０と干渉対物レンズ１６０との間に設けられている。ピエゾステージ１７０は、制御用コンピュータ１１０からの指令に基づいて、ピエゾステージコントローラ１１４によって制御され、干渉対物レンズ１６０をＺ軸方向に移動させる。ピエゾステージ１７０は、Ｚステージ８０よりも高精度に位置決めすることが可能である。ピエゾステージ１７０の位置とＺステージ８０の位置とによって、Ｚ軸方向の位置が特定される。
【００８４】
なお、図１２の膜厚測定装置１Ａにおいて、図１の微細塗布装置１と同様の機器についての機能は基本的には同じであり、その説明は繰り返さない。
【００８５】
図１２に示した膜厚測定装置１Ａを用いた膜厚測定においては、図１０および図１１における基板上へ材料を塗布する工程（Ｓ１１０，Ｓ２２０）を除いては、図９〜図１１で説明した処理と同様の処理を行なうことによって、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８７】
１  微細塗布装置、１Ａ  膜厚測定装置、２，２０  観察光学系、２ａ  観察鏡筒、３，３０  カメラ、３ａ  撮像面、４  カット用レーザ装置、５  塗布機構、６  硬化用光源、７  基板、８，８０  Ｚステージ、９，９０  Ｘステージ、１０，１００  Ｙステージ、１１，１１０  制御用コンピュータ、１２，１２０  モニタ、１３  操作パネル、１５  可動板、１５ａ  貫通孔、１６，３９，１６０  干渉対物レンズ、１７  塗布ユニット、１８  塗布針、１９  タンク、３１  レンズ、３２  参照鏡、３３  ビームスプリッタ、３４  落射光源、３５  フィルタ切換装置、３６  フィルタ、３７  ハーフミラー、３８  結像レンズ、１１２  ＸＹＺステージコントローラ、１１４  ピエゾステージコントローラ、１１６  照明コントローラ、１７０  ピエゾステージ、１８０  光源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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