(57)【要約】【課題】測定対象物の膜厚測定に要する所要時間を短縮する。【解決手段】測定対象物Ｗの測定点のうちのいずれかを演算開始点としてその膜厚を演算する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。隣り合う二つの測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、膜厚が既知の測定点の隣に位置する測定点の膜厚を演算する際には（ステップＳ１３）、膜厚が既知の測定点の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを膜厚範囲δＷとし、膜厚範囲δＷ内の膜厚の異なる複数の理論波形のうち、測定対象物Ｗの測定点の分光データの実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を、実測波形に対応する膜厚とする。膜厚範囲δＷとして、例えば測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲を設定する場合に比較して、±Δｄ２の範囲とした方が膜厚範囲が狭いため、その分理論波形の数が少なく、膜厚演算に要する所要時間を短縮することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする膜厚測定方法であって、
隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、
膜厚が既知の一の前記測定点の隣に位置する他の前記測定点の膜厚を演算する際には、前記一の測定点の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算することを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項２】
測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする膜厚測定方法であって、
前記測定対象物を互いに直交する第一方向及び第二方向に走査し、前記第一方向に走査する毎に、前記第二方向に並ぶ複数の測定点における分光データを一つの画像データとして順に取得し、記憶領域に格納するステップと、
前記測定対象物の測定点のうちのいずれかを膜厚の演算開始点として設定するステップと、
前記演算開始点の膜厚を測定し測定結果を記憶領域に格納するステップと、
隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、
前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記演算開始点を含み前記第一方向に並ぶ複数の測定点を膜厚基準点としてそれら膜厚基準点の膜厚を、前記演算開始点の隣に位置する膜厚基準点から順に演算し、且つ、演算対象の前記膜厚基準点の前記第一方向隣に位置する前記膜厚基準点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納するステップと、
前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記膜厚基準点を含む前記第二方向に並ぶ複数の測定点の膜厚を、前記膜厚基準点の隣に位置する測定点から順に演算し、且つ、演算対象の測定点の前記第二方向隣に位置する測定点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納するステップと、
を備えることを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項３】
複数の前記膜厚基準点に対して、当該膜厚基準点それぞれを含む前記第二方向に並ぶ複数の測定点の膜厚を演算する処理を、並列に行うことを特徴とする請求項２に記載の膜厚測定方法。
【請求項４】
前記演算開始点の膜厚を測定するステップでは、前記測定対象物の膜厚として取り得る値の範囲を、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、
前記±Δｄ２の範囲幅は、前記測定対象物の膜厚として取り得る値の範囲幅よりも小さいことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の膜厚測定方法。
【請求項５】
前記演算開始点の膜厚を、絶対膜厚を測定可能な測定装置により測定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の膜厚測定方法。
【請求項６】
測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする処理をコンピュータに実行させる膜厚測定プログラムであって、
隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、
膜厚が既知の一の前記測定点の隣に位置する他の前記測定点の膜厚を演算する際には、前記一の測定点の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算することを特徴とする膜厚測定プログラム。
【請求項７】
測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする処理をコンピュータに実行させる膜厚測定プログラムであって、
前記測定対象物を互いに直交する第一方向及び第二方向に走査し、前記第一方向に走査する毎に、前記第二方向に並ぶ複数の測定点における分光データを一つの画像データとして順に取得し、記憶領域に格納するステップと、
前記測定対象物の測定点のうちのいずれかを膜厚の演算開始点として設定するステップと、
前記演算開始点の膜厚を測定し測定結果を記憶領域に格納するステップと、
隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、
前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記演算開始点を含み前記第一方向に並ぶ複数の測定点を膜厚基準点としてそれら膜厚基準点の膜厚を、前記演算開始点の隣に位置する膜厚基準点から順に演算し、且つ、演算対象の前記膜厚基準点の前記第一方向隣に位置する前記膜厚基準点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納するステップと、
前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記膜厚基準点を含む前記第二方向に並ぶ複数の測定点の膜厚を、前記膜厚基準点の隣に位置する測定点から順に演算し、且つ、演算対象の測定点の前記第二方向隣に位置する測定点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納するステップと、
を備えることを特徴とする膜厚測定プログラム。
【請求項８】
測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする膜厚演算部を有する膜厚測定装置であって、
前記膜厚演算部は、隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、
膜厚が既知の一の前記測定点の隣に位置する他の前記測定点の膜厚を演算する際には、前記一の測定点の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算することを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項９】
測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする膜厚測定装置であって、
前記測定対象物を互いに直交する第一方向及び第二方向に走査し、前記第一方向に走査する毎に、前記第二方向に並ぶ複数の測定点における分光データが一つの画像データとして順に取得されて格納された記憶領域と、
前記測定対象物の測定点のうちのいずれかを膜厚の演算開始点として設定する演算開始点設定部と、
前記演算開始点の膜厚を測定し測定結果を記憶領域に格納する演算開始点膜厚演算部と、
隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、
前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記演算開始点を含み前記第一方向に並ぶ複数の測定点を膜厚基準点としてそれら膜厚基準点の膜厚を、前記演算開始点の隣に位置する膜厚基準点から順に演算し、且つ、演算対象の前記膜厚基準点の前記第一方向隣に位置する前記膜厚基準点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納する第一の膜厚演算部と、
前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記膜厚基準点を含む前記第二方向に並ぶ複数の測定点の膜厚を、前記膜厚基準点の隣に位置する測定点から順に演算し、且つ、演算対象の測定点の前記第二方向隣に位置する測定点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納する第二の膜厚演算部と、
を備えることを特徴とする膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜厚測定方法、膜厚測定プログラム及び膜厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、膜厚を測定する方法として、イメージング分光器を用いて分光測定を行い、光干渉法を利用して膜厚を算出する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。これらの方法では、測定対象の膜に光を照射し、その反射光を分光して波長成分毎の反射スペクトルの実測波形を取得し、膜厚として取り得る範囲内の、膜厚の異なる複数の理論上の反射スペクトルの理論波形それぞれと実測波形とを比較し、実測波形と理論波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を、測定対象の膜の膜厚とするようにしている。
【０００３】
そのため、二次元の膜厚分布を測定する場合、測定点数が増加するほど演算時間が増加することになり全ての測定点の膜厚の測定が完了するまでの所要時間が増加する。この所要時間の短縮を図るため、例えば、複数の測定点に対する膜厚の演算処理を並列演算処理によって行うことで、測定対象物上の全ての測定点に対する膜厚演算処理が終了するまでの所要時間を短縮する方法等も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１４６１２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８９４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、膜厚を測定するために、反射スペクトルの実測波形と理論波形との乖離を検出する方法にあっては、測定点から得られる実測波形と、膜厚の異なる複数の理論波形それぞれとを比較し、実測波形と理論波形との乖離が最小となる理論波形を検出している。つまり、測定点毎に、それぞれ膜厚の異なる複数の理論波形と実測波形とを比較することになり、全測定点の膜厚の測定に要する所要時間は、測定点数が増えると、増加した測定点それぞれについて比較すべき理論波形の数ずつ増加することになる。そのため、測定対象物の膜厚測定に要する所要時間を、より一層短縮することの可能な膜厚測定方法が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記未解決の問題に着目してなされたものであり、測定対象物の膜厚測定に要する所要時間をより短縮することの可能な、膜厚測定方法、膜厚測定プログラム及び膜厚測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする膜厚測定方法であって、隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、膜厚が既知の一の前記測定点の隣に位置する他の前記測定点の膜厚を演算する際には、前記一の測定点の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算する、膜厚測定方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする膜厚測定方法であって、前記測定対象物を互いに直交する第一方向及び第二方向に走査し、前記第一方向に走査する毎に、前記第二方向に並ぶ複数の測定点における分光データを一つの画像データとして順に取得し、記憶領域に格納するステップと、前記測定対象物の測定点のうちのいずれかを膜厚の演算開始点として設定するステップと、前記演算開始点の膜厚を測定し測定結果を記憶領域に格納するステップと、隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記演算開始点を含み前記第一方向に並ぶ複数の測定点を膜厚基準点としてそれら膜厚基準点の膜厚を、前記演算開始点の隣に位置する膜厚基準点から順に演算し、且つ、演算対象の前記膜厚基準点の前記第一方向隣に位置する前記膜厚基準点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納するステップと、前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記膜厚基準点を含む前記第二方向に並ぶ複数の測定点の膜厚を、前記膜厚基準点の隣に位置する測定点から順に演算し、且つ、演算対象の測定点の前記第二方向隣に位置する測定点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納するステップと、を備える膜厚測定方法が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする処理をコンピュータに実行させる膜厚測定プログラムであって、隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、膜厚が既知の一の前記測定点の隣に位置する他の前記測定点の膜厚を演算する際には、前記一の測定点の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算する、膜厚測定プログラムが提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする処理をコンピュータに実行させる膜厚測定プログラムであって、前記測定対象物を互いに直交する第一方向及び第二方向に走査し、前記第一方向に走査する毎に、前記第二方向に並ぶ複数の測定点における分光データを一つの画像データとして順に取得し、記憶領域に格納するステップと、前記測定対象物の測定点のうちのいずれかを膜厚の演算開始点として設定するステップと、前記演算開始点の膜厚を測定し測定結果を記憶領域に格納するステップと、隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記演算開始点を含み前記第一方向に並ぶ複数の測定点を膜厚基準点としてそれら膜厚基準点の膜厚を、前記演算開始点の隣に位置する膜厚基準点から順に演算し、且つ、演算対象の前記膜厚基準点の前記第一方向隣に位置する前記膜厚基準点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納するステップと、前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記膜厚基準点を含む前記第二方向に並ぶ複数の測定点の膜厚を、前記膜厚基準点の隣に位置する測定点から順に演算し、且つ、演算対象の測定点の前記第二方向隣に位置する測定点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納するステップと、を備える、膜厚測定プログラムが提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする膜厚演算部を有する膜厚測定装置であって、前記膜厚演算部は、隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、膜厚が既知の一の前記測定点の隣に位置する他の前記測定点の膜厚を演算する際には、前記一の測定点の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算する、膜厚測定装置が提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、測定対象物に光を照射し、前記測定対象物の測定点の反射光を分光して得られる分光データの実測波形を取得し、前記測定対象物の膜厚として取り得る膜厚範囲内の複数の膜厚それぞれに対応し前記測定点から得られると想定される前記分光データの理論波形のうち前記実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を当該測定点における膜厚とする膜厚測定装置であって、前記測定対象物を互いに直交する第一方向及び第二方向に走査し、前記第一方向に走査する毎に、前記第二方向に並ぶ複数の測定点における分光データが一つの画像データとして順に取得されて格納された記憶領域と、前記測定対象物の測定点のうちのいずれかを膜厚の演算開始点として設定する演算開始点設定部と、前記演算開始点の膜厚を測定し測定結果を記憶領域に格納する演算開始点膜厚演算部と、隣り合った二つの前記測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値をΔｄ２とし、前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記演算開始点を含み前記第一方向に並ぶ複数の測定点を膜厚基準点としてそれら膜厚基準点の膜厚を、前記演算開始点の隣に位置する膜厚基準点から順に演算し、且つ、演算対象の前記膜厚基準点の前記第一方向隣に位置する前記膜厚基準点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納する第一の膜厚演算部と、前記記憶領域に格納された前記画像データをもとに、前記膜厚基準点を含む前記第二方向に並ぶ複数の測定点の膜厚を、前記膜厚基準点の隣に位置する測定点から順に演算し、且つ、演算対象の測定点の前記第二方向隣に位置する測定点の既知の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、前記理論波形を取得する際の前記膜厚範囲として前記膜厚を演算し、演算結果を記憶領域に格納する第二の膜厚演算部と、を備える、膜厚測定装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、測定対象物の膜厚測定に要する所要時間をより短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の膜厚測定方法を適用した膜厚測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】画像データの構成を説明するための説明図である。
【図３】実測波形の一例である。
【図４】第一実施形態に係る膜厚測定方法を説明するための説明図である。
【図５】第一実施形態に係る膜厚測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】第一実施形態に係る膜厚測定方法の変形例を説明するための説明図である。
【図７】第二実施形態に係る膜厚測定方法を説明するための説明図である。
【図８】図７の続きである。
【図９】図８の続きである。
【図１０】図９の続きである。
【図１１】図１０の続きである。
【図１２】図１１の続きである。
【図１３】図１２の続きである。
【図１４】第二実施形態に係る膜厚測定方法を説明するための説明図である。
【図１５】第二実施形態に係る膜厚測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図１６】ロール状の測定対象物の膜厚測定方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
まず、第一実施形態を説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る膜厚測定方法を適用した膜厚測定装置の一例を示す概略構成図である。
膜厚測定装置１は、例えば、図１に示すように、測定対象物Ｗの測定を行って実測波形を取得する膜厚測定系１ａと、膜厚演算系１ｂとを備える。測定対象物Ｗは、例えば、半導体ウェハであって、膜厚測定装置１は、半導体ウェハ内の膜厚の分布を測定する。
膜厚測定系１ａとしては、例えば、特許文献１に記載された公知の膜厚測定装置の膜厚測定系を適用することができる。膜厚測定系１ａは、図１に示すように、測定対象物移動装置２と、線状光源３と、干渉光集光光学系４と、イメージング分光器５と、画像メモリ装置６と、スペクトル解析装置７と、を備える。これら各部の動作は、特許文献１において同一符号が付与された各部の動作と同様である。
【００１７】
すなわち、線状光源３は、ハロゲンランプからの光をファイバにより線状にし、測定対象物Ｗの１ライン上を均一に照射する。干渉光集光光学系４及びイメージング分光器５は、線状光源３により照射された光が測定対象物Ｗの表面で反射したときの正反射方向に配置される。測定対象物移動装置２は、これらの光学系の測定条件を変化させないように保持したまま測定対象物Ｗを移動させる。測定対象物移動装置２は、固定テーブル２ａと移動テーブル２ｂとを備え、移動テーブル２ｂ上に測定対象物Ｗが載置され、固定テーブル２ａに対して移動テーブル２ｂを移動させることにより測定対象物Ｗを移動させる。測定対象物Ｗの膜厚を二次元的に測定するときには、測定対象物Ｗを、線状光源３により照射されるラインと垂直な方向に移動させる。
【００１８】
イメージング分光器５は測定対象物Ｗによる反射光を分光し、反射強度を表す分光データを画像データとして出力する。分光データ（画像データ）は画像メモリ装置６に格納される。スペクトル解析装置７は、画像メモリ装置６の、後述の膜厚演算部８により指定される領域に格納された分光データを読み出し、読み出した分光データに対してスペクトル解析を行う。つまり、スペクトル解析装置７は、予め測定し画像メモリ装置６に記憶している、測定対象物Ｗに対応する標準サンプルの分光データを読み出し、測定点毎に、得られた分光データを標準サンプルの分光データで各々対応する波長λ毎に除算することにより反射率を取得する。そして、得られた測定点毎の反射率を実測波形として膜厚演算部８に出力する。
【００１９】
図２は、イメージング分光器５から出力される画像データの一例である。図２に示すように、測定対象物ＷがＹ軸方向に走査されたときの、あるＹ座標の測定点において取得される画像データは、測定対象物ＷのＸ軸方向を横軸とし、Ｘ軸方向に並ぶ各測定点における波長λを縦軸とし、波長λ毎の反射強度を表す画像データとなる。そして、測定対象物ＷをＹ軸方向に移動させつつ画像データを取得することにより、Ｙ軸方向の各座標位置における測定点の画像データが順に出力され、Ｙ軸方向の全ての測定点において画像データを取得することにより、測定対象物ＷのＸ軸方向及びＹ軸方向を軸とする座標系における各測定点の分光データが取得されることになる。図１に示す膜厚測定装置１では、線状光源３を用いることにより、Ｘ軸方向の測定点毎に走査するのではなく、Ｘ軸方向の走査を一度に完了する構成となっている。
【００２０】
膜厚演算系１ｂは、画像メモリ装置６に格納された画像データをもとに膜厚演算を行う、例えばパーソナルコンピュータを含む膜厚演算部８と、記憶装置９とを備える。記憶装置９には、測定対象物Ｗに光を照射し測定対象物Ｗの各測定点の反射光を分光して得られると想定される分光データである理論波形が複数格納されると共に、各測定点の膜厚測定結果等が格納される。
理論波形は、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の最大値から最小値までの範囲内の膜厚に対応して設定され、例えば、予め設定した変化幅δｄずつ異なる膜厚に対応して設定される。つまり、製造条件変動等のため、測定対象物Ｗの膜厚は、想定した値よりも増減することが予測される。そのため、この増減により測定対象物Ｗの膜厚が取り得る最大値及び最小値で定まる範囲を、理論波形を取得する際の膜厚範囲（以後、単に、理論波形の膜厚範囲ともいう。）δＷとし、この理論波形の膜厚範囲δＷの膜厚を有する複数の理論波形を演算する。
【００２１】
例えば、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲は、測定対象物Ｗの膜厚として想定される膜厚に対し、±Δｄ１の範囲に設定される。Δｄ１は、例えば測定対象物Ｗの膜厚として想定される膜厚の１０％程度の値に設定される。測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲は、測定対象物Ｗの膜厚として想定される膜厚に対して±Δｄ１の範囲としてもよく、実際に膜厚の取り得る範囲を計測し、その最小値から最大値までの範囲を、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲としてもよい。
【００２２】
理論波形の膜厚範囲δＷ内でδｄずつ膜厚が異なる理論波形が設定されるため、最大値と最小値との差、つまり、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲幅が大きいほど、理論波形の数は多くなる。なお、変化幅δｄは一定値であってもよく、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の最大値及び最小値で定まる範囲内において可変とし、測定対象物Ｗの膜厚が変化する特性に応じて変化幅δｄを変化させるようにしてもよい。
理論波形は、出荷時に出荷元側で予め演算すること、又は、膜厚測定装置１を導入したときに、導入した側で演算すること、等により、記憶装置９に予め格納される。
【００２３】
膜厚演算部８では、画像メモリ装置６に格納された各測定点の画像データを、スペクトル解析装置７を介して読み出し、画像メモリ装置６から読み出された分光データは、スペクトル解析装置７でスペクトル解析された後、実測波形として膜厚演算部８に入力される。膜厚演算部８では、記憶装置９に記憶されている、膜厚の異なる複数の理論波形と、実測波形とを比較し、両者の乖離が最も小さい理論波形に対応する膜厚を、測定対象の測定点の膜厚として特定し、特定した膜厚を測定点と対応付けて記憶装置９に格納する。
膜厚の異なる複数の理論波形の中から実測波形との乖離が最も少ない理論波形を検出する方法としては、例えば、類似度を表す相関係数を求め、類似度が最大となる理論波形を、実測波形との乖離が最も小さい理論波形として選択する方法等が挙げられる。相関係数は、例えば、（ａ）測定された各波長における実測波形と理論波形の差分を全波長範囲で積算すること、（ｂ）測定された各波長における実測波形と理論波形の差分の平方を全波長範囲で積算すること、（ｃ）測定された各波長における実測波形と理論波形の積を全波長範囲で積算すること、等により求めることができる。
【００２４】
図３に実測波形の一例を示す。図３において横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率である。ここで図３の縦軸で表される実測波形の反射率は、予め測定され、画像メモリ装置６に格納されている標準サンプルを用いて取得した分光データにより、測定対象物Ｗの分光データを、各々対応する波長λ毎に除算することにより得ることができる。この反射率の演算は、前述のようにスペクトル解析装置７で実行される。
【００２５】
なお、標準サンプルの分光データの測定は、例えば測定対象物Ｗの測定を開始する前に行えばよい。すなわち、膜厚測定装置１を起動させた後、まず標準サンプルを測定対象物移動装置２上に載置し、標準サンプルをＹ軸方向に移動させることにより、図２に示すように、Ｙ座標毎にＸ軸方向の各測定点の分光データを一つの画像データとして取得し、これを画像メモリ装置６に順次記憶する。そして、標準サンプルの測定完了後に測定対象物Ｗについて測定を開始する。なお、標準サンプルは、測定波長領域で測定対象物Ｗの分光反射強度に近い値を有し、常時環境が安定する場所に保管する等して分光反射特性の変化が長期間少ない材料を選択すればよい。例えば、半導体ウェハなど測定対象物Ｗと同じ物質で物性変化が少なく、安定した材料を選定し使用すればよい。
【００２６】
標準サンプルの分光データの測定は、例えば測定対象物Ｗの測定を開始する前に行い、同一種の測定対象物Ｗに対する一連の測定を行う場合には、一連の測定が終了するまで、測定を開始する前に取得した標準サンプルの分光データを用いるようにしてもよい。また、一連の測定が終了するまでの間に一回または複数回、標準サンプルの分光データの測定を行うようにしてもよい。また、長期的な光源強度変動等といった周囲環境変動の影響が少ない場合等には、前回測定対象物Ｗに対して一連の測定を行ったとき等、以前測定した標準サンプルの分光データを記憶しておき、これを用いるようにしてもよい。
【００２７】
次に、膜厚演算部８での膜厚の演算方法を説明する。
図４は、測定対象物Ｗの各測定点を、測定対象物ＷのＸ軸方向及びＹ軸方向を軸とする座標系で表したものである。各測定点は座標（Ｘｉ、Ｙｊ）で表すことができる。なお、ｉは１≦ｉ≦ｍ、ｊは１≦ｊ≦ｎであり、ｍ、ｎは正の整数であって、ｍはイメージング分光器５で受光される測定対象物ＷのＸ方向の画素数、またｎは、測定対象物ＷによるＹ軸方向の反射光を得るためにＹ軸方向に走査する際に、Ｙ軸方向の走査距離つまり測定対象物ＷのＹ軸方向の長さと走査速度及び画像取得速度とで決るＹ軸方向の測定点数である。
【００２８】
各測定点（Ｘｉ、Ｙｊ）は、スペクトル情報を有している。測定対象物Ｗとしての半導体ウェハは、例えば略正方形又は略円形の薄膜である。
図４に示す座標系の測定点のうち、任意の測定点、例えば、（Ｘ１、Ｙ１）を演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）とする。
膜厚演算部８では、まず演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）について、膜厚演算処理を行う。膜厚演算部８では、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲を、理論波形の膜厚範囲δＷとし、この理論波形の膜厚範囲δＷ内に含まれる膜厚に対応する理論波形を記憶装置９から取得する。
【００２９】
そして、膜厚演算部８では、画像メモリ装置６から演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）、つまり、測定点（Ｘ１、Ｙ１）の分光データと予め取得した標準サンプルの分光データとをもとに、スペクトル解析装置７でスペクトル解析して得た、測定点の実測波形と、記憶装置９から取得した複数の理論波形とを比較する。
そして、複数の理論波形のうち、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の実測波形との乖離が最も小さい理論波形に対応する膜厚ｄ１１を、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）つまり測定点（Ｘ１、Ｙ１）の膜厚として特定し、測定点（Ｘ１、Ｙ１）と対応付けて記憶装置に９に格納する。
【００３０】
次に、測定点（Ｘ１、Ｙ１）と隣り合う測定点、例えば（Ｘ１、Ｙ２）に対する膜厚演算処理を行う。ここで、測定対象物Ｗが例えば半導体ウェハ等といった均一な厚さとなるように製造された測定対象物Ｗである場合、隣り合う測定点（Ｘ１、Ｙ１）と測定点（Ｘ１、Ｙ２）とでは膜厚は大きく変化することはなく、これら測定点間の膜厚偏差はそれほど大きな値にはならないと推測することができる。
そこで、測定対象物Ｗについて予め、隣り合う測定点どうしの膜厚の最大偏差Δｄ２、つまり、測定対象物Ｗにおいて隣り合う二つの測定点同士の膜厚の最大偏差として想定される値を設定しておく。最大偏差Δｄ２は、例えば、測定対象物Ｗの膜厚として想定される値の０．１％程度の値に設定される。なお、実際に隣り合う二つの測定点同士の膜厚の偏差を測定し、その最大値を、最大偏差Δｄ２として設定してもよい。
【００３１】
そして、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の膜厚ｄｃに対して、±Δｄ２の範囲を、理論波形の膜厚範囲δＷとする。記憶装置９に格納されている複数の理論波形のうち、理論波形の膜厚範囲δＷとして設定された演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の膜厚ｄｃに対して、±Δｄ２の範囲内の膜厚に対応する理論波形のみを取得し、スペクトル解析装置７を介して、画像メモリ装置６から測定点（Ｘ１、Ｙ２）の分光データをスペクトル解析装置７でスペクトル解析した実測波形を取得し、実測波形と記憶装置９から取得した複数の理論波形と比較する。そして、複数の理論波形のうち、測定点（Ｘ１、Ｙ２）の実測波形との乖離が最も小さい理論波形に対応する膜厚ｄ１２を、測定点（Ｘ１、Ｙ２）の膜厚として特定し、測定点（Ｘ１、Ｙ２）と対応付けて記憶装置９に格納する。
【００３２】
同様の手順で、測定点（Ｘ１、Ｙ３）の膜厚を演算し、この場合の理論波形の膜厚範囲δＷは、測定点（Ｘ１、Ｙ３）に隣り合う測定点（Ｘ１、Ｙ２）の膜厚ｄ１２±Δｄ２のみとする。
以後、同様の手順で、測定点（Ｘ１、Ｙｎ）まで、隣り合う測定点の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみを、理論波形の膜厚範囲δＷとして、膜厚を特定する。
そして、測定点（Ｘ１、Ｙｎ）の膜厚を特定したならば、次に、測定点（Ｘ２、Ｙｎ）の膜厚を演算し、この場合の理論波形の膜厚範囲δＷは、測定点（Ｘ２、Ｙｎ）と隣り合う、膜厚が既知の測定点（Ｘ１、Ｙｎ）の膜厚ｄ１ｎ±Δｄ２とする。
【００３３】
そして、測定点（Ｘ２、Ｙ１）の膜厚を特定したならば、測定点（Ｘ３、Ｙ１）というように、一筆書き状に測定点の膜厚を順に特定し、測定点（Ｘｍ、Ｙｎ）まで膜厚演算処理を行う。
このように、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の膜厚を演算する時点では、測定対象物Ｗのいずれの測定点についてもその膜厚が測定されていないため、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の最大値及び最小値で定まる範囲を理論波形の膜厚範囲δＷとしている。他の測定点については、この測定点と隣り合う、膜厚が既知の測定点の膜厚に対して、±Δｄ２の範囲を、理論波形の膜厚範囲δＷとしている。
【００３４】
ここで、測定対象物Ｗは薄膜であり仮に膜厚が変化したとしても連続的に変化するため、隣り合う測定点間の膜厚の最大偏差は比較的小さく、製造条件変動等により変動する膜厚の変動幅に比較して小さい。つまり、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値に応じて設定されたΔｄ１に比較して、隣り合う測定点間の膜厚の最大偏差Δｄ２の方がより小さく、そのため、理論波形の膜厚範囲δＷの幅は、Δｄ１を用いる場合に比較してΔｄ２を用いる場合の方が狭く、結果的に、理論波形の膜厚範囲δＷ内に含まれる膜厚に対応する理論波形の数も少ない。つまり、Δｄ２を用いる場合の方が、実測波形と比較する理論波形の数がより少なくなるため、膜厚を特定するための所要時間はより短くなる。
【００３５】
したがって、演算開始点については、理論波形の膜厚範囲δＷをΔｄ１を用いて設定し、その他の測定点については、理論波形の膜厚範囲δＷをΔｄ２を用いて設定する方が、全ての測定点について、理論波形の膜厚範囲δＷとして、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲を設定する場合に比較して、測定対象物Ｗの全ての測定点の膜厚の特定が終了するまでの所要時間を短縮することができる。そして、演算開始点を除く測定点については、隣り合う測定点の膜厚に対して、±Δｄ２の範囲を、理論波形の膜厚範囲δＷとして設定しており、±Δｄ２は、予め設定した隣り合う測定点間の膜厚偏差の最大値であって、すなわち、測定点の膜厚として取り得る値の範囲を設定していることになる。したがって、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲内の膜厚を有する理論波形全てと実測波形とを比較しなくとも、実測波形に則した膜厚を有する複数の理論波形を用いて膜厚演算を行うことができ、測定点の膜厚の検出精度が低下することはない。つまり、膜厚の検出精度は維持したままで、膜厚測定に要する所要時間を短縮することができる。
【００３６】
次に、膜厚測定装置１を用いて測定対象物Ｗの膜厚を測定する場合の動作を、図５に示すフローチャートを伴って説明する。図５は、膜厚演算部８で実行される処理であって、膜厚演算部８で実行される図５に示す処理が特許請求の範囲に記載の膜厚演算部に対応している。
利用者は、測定対象物Ｗの膜厚を測定する前に、まず、標準サンプルの分光データを取得する。つまり、標準サンプルを、測定対象物移動装置２上に載置し、標準サンプルをＹ軸方向に移動させＹ座標毎にＸ軸方向の各測定点の分光データを一つの画像データとして取得し、これを画像メモリ装置６に順次記憶する。そして、標準サンプル全体について測定点の分光データを取得したならば、次に、測定対象物Ｗを、測定対象物移動装置２上に載置し、測定対象物ＷをＹ軸方向に移動させることにより、図２に示すように、Ｙ座標毎にＸ軸方向の各測定点の分光データを一つの画像データとして取得し、これを画像メモリ装置６に順次記憶する。
【００３７】
そして、測定対象物Ｗ全体について測定点の分光データを取得したならば、次に、膜厚演算部８では、画像メモリ装置６に格納された各測定点の分光データを用いて膜厚演算を行う。
まず、図５に示すように、膜厚演算部８では演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）を設定する。演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の設定は、例えば、利用者がキーボード等から入力操作を行うことにより行う（ステップＳ１１）。
【００３８】
次に、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の膜厚を演算する（ステップＳ１２）。このとき、理論波形の膜厚範囲δＷは、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲とする。つまり、測定対象物Ｗの膜厚として想定される膜厚に対し、±Δｄ１の範囲とする。そして、記憶装置９から、膜厚範囲δＷ内の膜厚を有する理論波形を取得し、理論波形とスペクトル解析装置７で演算した実測波形との乖離が最小となる理論波形に対応する膜厚を、演算開始点の膜厚とする。
次に、他の測定点の膜厚を演算する（ステップＳ１３）。このとき、理論波形の膜厚範囲δＷは、膜厚の演算対象の測定点に隣り合う測定点の膜厚に対して、予め設定した隣り合った二つの測定点同士の膜厚の最大偏差±Δｄ２の範囲のみとして膜厚演算を行う。
そして、全ての測定点について膜厚の演算が終了したならば（ステップＳ１４）、処理を終了する。
【００３９】
なお、上記第一実施形態では、演算開始点として測定点（Ｘ１、Ｙ１）を設定したが、これに限るものではなく任意に設定することができる。上述のように、隣り合う測定点の膜厚をもとに、理論波形の膜厚範囲δＷを設定しているため、膜厚が既知の測定点と隣り合う測定点から順に膜厚を特定するようにすればよい。つまり、膜厚の演算順も、上述のように一筆書き状となる順に演算する必要はなく、また同一方向に並ぶ測定点について連続して膜厚を演算する必要はなく、要は膜厚が既知の測定点と隣り合う測定点から順に膜厚を特定するようにすればよい。
【００４０】
また、図２に示すように、画像メモリ装置６には、Ｙ座標毎に、画像データを格納するようにしている。つまり、画像データにおいてＹ座標が同一の測定点は、Ｘ座標の並び順に測定点の分光データが格納されている。そのため、画像メモリ装置６に格納されている測定点の並び順にしたがって、測定点の膜厚を演算すれば、画像メモリ装置６から分光データを効率よく読み出すことができ、結果的に、測定対象物Ｗに対する膜厚測定に要する所要時間の短縮を図ることができることになる。つまり、図６（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の右端又は左端となる測定点、例えば（Ｘ１、Ｙ１）を演算開始点として設定し、Ｙ座標が同一の測定点について、測定点の並び順にしたがって膜厚を演算し、Ｙ座標が同一の測定点全てについて膜厚を演算したならばＹ座標を更新し、同様にして、Ｙ座標が同一の測定点についてその並び順にしたがって膜厚を演算するというように、Ｙ座標を順に更新して全ての測定点の膜厚を演算するようにしてもよい。このとき、図６（ａ）に示すように、一筆書き状となる順に膜厚を演算してもよく、図６（ｂ）に示すように、Ｘ座標の昇順に演算するようにしてもよい。また、演算開始点を（Ｘｍ、Ｙ１）、（Ｘ１、Ｙｎ）、（Ｘｍ、Ｙｎ）のいずれかに設定し、図４、図６（ａ）、図６（ｂ）とは逆方向に演算するようにしてもよい。
また、演算開始点は、Ｙ軸方向の両端の測定点に限るものではなく、例えば図６（ｃ）に示すように、Ｙ軸方向の両端を除く測定点を演算開始点として設定してもよい。
【００４１】
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
この第二実施形態は、複数の測定点に対する膜厚演算処理を並列演算処理によって行うことで、膜厚測定に要する所要時間をさらに短縮するようにしたものである。
第二実施形態では、図７に示すように、測定対象物Ｗの略中央部の測定点を演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）とする。
膜厚演算部８では、まず、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）を含むＹ軸方向の測定点に対して膜厚を演算する。この演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）を含むＹ軸方向の測定点を膜厚基準点とする。まず、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）について、膜厚演算処理を行う。このとき、理論波形の膜厚範囲δＷとして、測定対象物Ｗの膜厚として取り得る値の範囲を設定する。つまり、測定対象物Ｗの膜厚として想定される膜厚に対して±Δｄ１の範囲を、理論波形の膜厚範囲δＷとする。そして、第一実施形態と同様に手順で演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の膜厚を特定し、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）と対応付けて記憶装置９に格納する。
【００４２】
次に、膜厚演算部８では、Ｙ軸方向に演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）と隣り合う測定点に対する膜厚演算処理を行う（図８）。すなわち、膜厚演算部８では、Ｘ座標はそのままで、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）とＹ軸方向隣に位置する測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−１）、（Ｘｓ、Ｙｔ＋１）について膜厚演算処理を行う。
このとき、理論波形の膜厚範囲δＷは、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の膜厚ｄｃに対し、±最大偏差Δｄ２の範囲のみとする。
同様の手順で、膜厚演算部８では、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−１）の−Ｙ軸方向隣に位置する測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−２）、及び測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋１）の＋Ｙ軸方向隣に位置する測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋２）（図９）に対する膜厚演算処理を、それぞれ測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−１）の膜厚として得られたｄｓｔ−１、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋１）の膜厚として得られたｄｓｔ＋１、を用いて行う。
【００４３】
このとき、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−２）の膜厚を求める際の、理論波形の膜厚範囲δＷは、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−２）と隣り合う測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−１）の膜厚ｄｓｔ−１に対して±Δｄ２の範囲のみとして膜厚を演算し、得られた膜厚をｄｓｔ−２とする。同様に、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋２）の膜厚を求める際の、理論波形の膜厚範囲δＷは、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋２）と隣り合う測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋１）の膜厚ｄｔ＋１に対して±Δｄ２の範囲のみとして膜厚を演算し、得られた膜厚をｄｓｔ＋２とする。
次に、膜厚演算部８では、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−２）の−Ｙ軸方向隣に位置する測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−３）、及び測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋２）の＋Ｙ軸方向隣に位置する測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋３）（図１０）に対する膜厚演算処理を、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−２）の膜厚として得られたｄｓｔ−２と、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋２）の膜厚として得られたｄｓｔ＋２と、を用いて行う。
【００４４】
このとき、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−３）の膜厚を求める際の、理論波形の膜厚範囲δＷは、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ−２）の膜厚ｄｓｔ−２に対して±Δｄ２のみとし、得られた膜厚をｄｓｔ−３とする。同様に、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋３）の膜厚を求める際の、理論波形の膜厚範囲δＷは、測定点（Ｘｓ、Ｙｔ＋２）の膜厚ｄｓｔ＋２に対して±Δｄ２のみとし、得られた膜厚をｄｓｔ＋３とする。
この処理を−Ｙ軸方向の端部の測定点、及び＋Ｙ軸方向の端部の測定点まで繰り返し行い、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）を含むＹ軸方向の全ての測定点（Ｘｓ、Ｙ１）〜（Ｘｓ、Ｙｎ）について膜厚を演算する。そして演算した演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）を含むＹ軸方向の測定点、つまり膜厚基準点の膜厚は、測定点と対応付けて記憶装置９に格納する。
【００４５】
次に、膜厚演算部８では、膜厚基準点それぞれについて、膜厚基準点を含むＸ軸方向の測定点の膜厚を、膜厚基準点のＸ軸方向隣に位置する測定点から順に演算する。すなわち、膜厚基準点の膜厚を演算する場合と同様に、まず例えば、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）（つまり膜厚基準点）のＸ軸方向隣に位置する測定点（Ｘｓ−１、Ｙｔ）、（Ｘｓ＋１、Ｙｔ）について膜厚演算処理を行う（図１１）。このとき、理論波形の膜厚範囲δＷは、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の膜厚ｄｃに対して±Δｄ２の範囲のみとして、測定点（Ｘｓ−１、Ｙｔ）の膜厚ｄｓ−１ｔ、測定点（Ｘｓ＋１、Ｙｔ）の膜厚ｄｓ＋１ｔを演算する。
【００４６】
同様にして、測定点（Ｘｓ−１、Ｙｔ）のＸ軸方向隣に位置する測定点（Ｘｓ−２、Ｙｔ）の膜厚ｄｓ−２ｔを求める。この場合の理論波形の膜厚範囲δＷは、測定点（Ｘｓ−１、Ｙｔ）の膜厚ｄｓ−１ｔに対して±ｄ２の範囲のみとする。また、測定点（Ｘｓ＋１、Ｙｔ）の隣に位置する測定点（Ｘｓ＋２、Ｙｔ）の膜厚ｄｓ＋２ｔを、理論波形の膜厚範囲δＷを、測定点（Ｘｓ＋１、Ｙｔ）の膜厚ｄｓ＋１ｔに対して±ｄ２の範囲のみとして膜厚を特定する。この処理を繰り返し行い（図１２）、Ｘ軸方向の測定点の膜厚を、膜厚が既知の隣り合う測定点の膜厚に対して±Δｄ２の範囲のみに設定される理論波形の膜厚範囲δＷを用いて演算する。同様にして、他の膜厚基準点についても、この膜厚基準点を含むＸ軸方向の測定点について、膜厚が既知の隣り合う測定点における膜厚に対して、±Δｄ２の範囲のみに設定される理論波形の膜厚範囲δＷを用いて演算する。
【００４７】
ここで前述のように、Ｙ座標が同一のＸ軸方向に並ぶ測定点については連続して膜厚を演算した方が、画像メモリ装置６からの分光データの読出に要する処理時間等の観点から、演算効率が高い。
そこで、図１３に示すように、Ｙ座標が同一のＸ軸方向に並ぶ測定点について、膜厚基準点のＸ軸方向隣に位置する測定点から＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向にそれぞれ順に膜厚を演算し、且つ、このとき、Ｙ座標が異なる複数の測定点について、Ｙ座標が同一のＸ軸方向に並ぶ測定点について、膜厚演算処理を並列演算処理によって行う。
【００４８】
つまり、例えば、測定対象物Ｗ上の各測定点について、図１４（ａ）に示すように、まず、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）の膜厚を演算する。次に、演算開始点（Ｘｓ、Ｙｔ）を含むＹ軸方向の測定点、つまり、膜厚基準点について膜厚を演算する。そして、図１４（ｂ）に示すように、膜厚基準点を基点として、Ｘ軸方向に並ぶ測定点について順に膜厚を演算する。
このとき、Ｙ座標を順に切り替えながら膜厚基準点を基点として、Ｘ軸方向に並ぶ測定点の単位で順に膜厚を演算し、さらに、Ｙ座標が同一のＸ軸方向に並ぶ測定点の膜厚の演算は、並列演算処理によって行う。例えば、図１４（ｂ）に示すように、膜厚基準点を基点として＋Ｘ軸方向に演算する処理と、−Ｘ軸方向に演算する処理とを並列演算処理によって行う。
【００４９】
このように並列演算処理を行うことにより、画像メモリ装置６からの分光データの読出に要する処理時間を短縮するだけでなく、さらに複数の測定点の膜厚演算処理を同時に行うことができるため、測定対象物Ｗ全体に対する膜厚の演算処理に要する所要時間をより短縮することができる。
なお、膜厚基準点を基点として＋Ｘ軸方向に演算する処理と、−Ｘ軸方向に演算する処理とを並列演算処理によって行う場合に限るものではない。例えば、さらにＹ軸方向に並ぶ測定点を二つに分割し、測定点を四つのブロックに分割する。そして、四つのブロックに含まれる測定点に対して、並列演算処理を行うようにし、同時に四つの測定点の膜厚を演算するようにしてもよく、任意数の測定点に対する膜厚を並列に演算するようにしてもよい。
【００５０】
次に、膜厚測定装置１を用いて測定対象物Ｗの膜厚を測定する場合の動作を、図１５に示すフローチャートを伴って説明する。
上記第一実施形態と同様に、利用者は、測定対象物Ｗの膜厚を測定する前に、まず、標準サンプルの分光データを取得する。そして、標準サンプル全体について測定点の分光データを取得したならば、次に、測定対象物Ｗを、測定対象物移動装置２上に載置し、測定対象物ＷをＹ軸方向に移動させることにより、図２に示すように、Ｙ座標毎にＸ軸方向の各測定点の分光データを一つの画像データとして取得し、これを画像メモリ装置６に順次格納する。
【００５１】
そして、測定対象物Ｗ全体について測定点の分光データを取得したならば、次に、膜厚演算部８では、画像メモリ装置６に格納された各測定点の分光データを用いて膜厚演算を行う。
まず、図１５に示すように、膜厚演算部８では演算開始点を設定する（ステップＳ２１）。演算開始点の設定は、例えば、利用者がキーボード等から入力操作を行うことにより設定する。
次に、演算開始点の膜厚を演算し（ステップＳ２２）、演算開始点を含むＹ軸方向に並ぶ測定点について演算開始点から順に膜厚演算処理を行い、膜厚基準点の膜厚を演算する（ステップＳ２３）。
【００５２】
続いて、並列演算処理によって、複数の膜厚基準点を基点として、Ｘ軸方向に並ぶ測定点の膜厚を順に演算する（ステップＳ２４）。
そして、全ての測定点について膜厚演算が終了するまで、Ｙ座標を切り替えつつ、Ｘ軸方向に並ぶ測定点の膜厚を順に演算する。そして、全ての測定点に対する膜厚演算が終了したならば処理を終了する（ステップＳ２５）。
膜厚演算部８において実行される図１５に示す処理において、ステップＳ２１の処理が特許請求の範囲に記載の演算開始点設定部に対応し、ステップＳ２２の処理が演算開始点膜厚演算部に対応し、ステップＳ２３の処理が第一の膜厚演算部に対応し、ステップＳ２４の処理が第二の膜厚演算部に対応している。また、画像メモリ装置６が記憶領域に対応している。
なお、上記第二実施形態においては、Ｘ軸方向に並ぶ測定点の膜厚を演算するときにのみ、並列演算処理を行う場合について説明したが、演算開始点を含むＹ軸方向に並ぶ測定点の膜厚を検出する際に、演算開始点から、＋Ｙ方向の測定点の膜厚を演算する処理と、−Ｙ方向の測定点の膜厚を演算する処理とを、並列演算処理によって行うようにしてもよい。
【００５３】
また、演算開始点は、測定対象物Ｗの略中央に位置する測定点に限るものではなく、任意の測定点を演算開始点として設定することができ、例えば、Ｘ軸方向に左右のいずれかの方向に偏った位置或いはＹ軸方向に上下のいずれかの方向に偏った位置に設定してもよい。例えば、演算開始点のＸ座標位置から＋Ｘ方向と−Ｘ方向の各測定点について、並列演算処理により膜厚を演算する場合には、＋Ｘ方向への膜厚測定が終了するタイミングと、−Ｘ方向への膜測定が終了するタイミングとが同等程度であれば、膜厚演算部８を効率よく作動させることができる。
【００５４】
また、上記第二実施形態においては、測定対象物Ｗの測定点について、演算開始点を一つ設けた場合について説明したが、例えば、互いに異なる測定点を演算開始点として複数設定し、各演算開始点を基点として上記第二実施形態と同様に並列演算処理に対して演算開始点それぞれを基点とする膜厚演算処理を行えばよい。
また、上記各実施形態においては、測定対象物Ｗに対してＹ軸方向に走査することで分光データを取得する場合について説明したが、Ｘ軸方向に走査するようにしてもよい。この場合には、並列演算処理を行う場合、Ｙ軸方向の測定点の分光データの単位で画像データが取得されるため、初めに演算開始点を含むＸ軸方向の測定点の膜厚を演算して、これを膜厚基準点の膜厚とし、Ｙ軸方向の測定点の単位で膜厚の演算を行い、Ｘ軸方向の座標を切り替えるようにすればよい。
【００５５】
また、上記各実施形態においては、測定対象物Ｗの分光データを取得した後、測定対象物Ｗの膜厚を演算するようにしたが、測定対象物Ｗの分光データの取得と膜厚の演算とを並列して行うようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、半導体ウェハの厚さ分布を測定する場合について説明したが、測定対象物Ｗは、半導体ウェハに限るものではない。厚さが均一となるように形成した測定対象物Ｗであれば測定することができる。例えば、ガラスの厚み分布、水晶等の圧電素子材料等といった薄い材料の厚み分布、半導体材料の表面被膜厚さ分布等の測定を行う場合であっても適用することができる。
【００５６】
また、上記各実施形態においては、線状光源３とＸ軸方向の分光データを一度に測定が可能となるイメージング分光器５を設けることにより、Ｘ軸方向への走査を一度に行うことでＸ軸方向の測定点の分光データを一度に測定するように構成した場合について説明したがこれに限るものではなく、線状光源３に代えて点光源を設け、点光源で照射された場所の分光データをポイント測定用分光器で測定し、Ｙ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向への走査も行うことにより、Ｘ−Ｙ平面上の各測定点の画像データを取得するように構成してもよい。
【００５７】
また、上記各実施形態において、図１６に示すように、フィルム等、ロール状に巻回された測定対象物Ｗを測定することも可能である。
この場合、例えば、分光データを格納する画像メモリ装置６として、同一の機能構成を有する二つの画像メモリ装置、例えば第一の画像メモリ装置６ａと第二の画像メモリ装置６ｂとを用意する。そして、上記と同様の手順で、フィルムの長手方向に走査しつつ幅方向の測定点の分光データを含む画像データを取得し、例えば第一の画像メモリ装置６ａに格納する。そして、この第一の画像メモリ装置６ａに一定量の画像データを格納したならば、次の画像データからは第二の画像メモリ装置６ｂに格納する。
【００５８】
そして、第一の画像メモリ装置６ａに一定量の画像データが格納されたタイミングで、上記第一又は第二実施形態と同様に、この第一の画像メモリ装置６ａの画像データに対して膜厚演算処理を行う。そして、膜厚演算処理が終了したならば、第一の画像メモリ装置６ａに格納された画像データを削除し、続いて第二の画像メモリ装置６ｂに一定量の画像データが格納されたならば、次の画像データからは第一の画像メモリ装置６ａに格納する。そして、第二の画像メモリ装置６ｂに一定量の画像データが格納されたタイミングで、この第二の画像メモリ装置６ｂの画像データに対して膜厚演算処理を行う。
【００５９】
この場合、第一及び第二の画像メモリ装置６ａ、６ｂの記憶容量と、膜厚演算部８の処理能力と、画像データの取得タイミングとに応じて、画像データを取得しつつ、膜厚演算処理を並行して行うようにしてもよく、また画像データを取得する処理と膜厚演算処理とを交互に行うようにしてもよい。
また、上記各実施形態において、演算開始点の膜厚の演算は、エリプソメータ等の測定装置を用いて測定し、この測定値を演算開始点の膜厚とし、その他の測定点の膜厚を演算するようにしてもよく、上記実施形態のように、理論波形との乖離が最小となる膜厚を演算開始点の膜厚とする演算手法とは別の手法によって演算開始点の膜厚を演算するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記各実施形態において、理論波形は、膜厚毎に、波形データを所定の記憶領域に記憶するようにしておいてもよく、また、理論波形を表す関数を記憶しておき、膜厚を指定することによって、その都度演算を行って理論波形を表す波形データを演算するようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、画像メモリ装置６に格納された、膜厚測定系１ａにより測定された実測波形を用いて、測定対象物の膜厚を計算する場合について説明したがこれに限るものではない。例えば、他の膜厚検出装置の膜厚測定系によって測定した実測波形を、自膜厚検出装置の画像メモリ装置６に格納しておき、画像メモリ装置６ａに格納された他の膜厚検出装置の膜厚測定系によって測定された実測波形に対して、膜厚を計算するようにすることも可能である。
【００６１】
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。
【符号の説明】
【００６２】
１  膜厚測定装置
１ａ  膜厚測定系
１ｂ  膜厚演算系
２  測定対象物移動装置
３  線状光源
４  干渉光集光光学系
５  イメージング分光器
６  画像メモリ装置
７  スペクトル解析装置
８  膜厚演算部
９  記憶装置
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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