(57)【要約】【課題】  従来方法では困難であった液晶表示装置用基板上の、ＩＴＯ膜、ＰＳ膜からなる２層膜の高精度な膜厚測定を、短時間で、非破壊計測可能な膜厚測定装置として、膜厚測定装置を提供する。【解決手段】  基板８上に形成されるフォトスペーサー膜及び透明導電膜からなる２層の各々の膜厚の所定の波長を使用して２層の各々の膜に対する分光反射率を測定し、演算部５によって膜厚を算出し、算出された膜厚が正常か否かを判別する。【選択図】    図２
2005221366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された単層膜又は多層膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
前記基板上に光を照射して反射光又は透過光を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定値に基づいて、前記基板上に形成された単層膜又は多層膜の膜厚を算出する演算手段と、
前記反射光又は透過光の測定時に、前記基板を下面から支える多数の支柱を備えた測定ステージ手段と、
を少なくとも備える膜厚測定装置。
【請求項２】
前記反射光を測定する場合に、前記測定ステージ手段の光照射部分に反射防止手段を備える請求項１記載の膜厚測定装置。
【請求項３】
前記基板上に形成された膜が多層膜であって、該多層膜は、少なくとも多層膜全体の膜厚に近い膜厚を持つ１層と、この層より膜厚の薄い１層と含み、
前記演算手段は、
前記多層膜全体の膜厚に近い１層の膜厚の仮初期値を前記測定手段により測定して得られた測定値から演算によって求める仮初期値演算手段と、
前記膜厚の薄い１層の膜厚の正初期値を任意に定める正初期値演算手段と、
前記演算によって求めた仮初期値近傍の膜厚における理論値を求め、前記測定値と該理論値の誤差を求める誤差演算手段と、
前記誤差が最小となる膜厚を前記多層膜全体の膜厚に近い１層の膜厚の正初期値とする正初期値確定手段と、
前記多層膜それぞれの膜厚の正初期値に基づいて、前記多層膜の各膜厚を算出する膜厚演算手段と、
を含む請求項１または２に記載の膜厚測定装置。
【請求項４】
前記基板上に形成された膜が２層膜であって、前記２層膜全体の膜厚に近い膜厚を持つ１層がＰＳ膜であり、前記ＰＳ膜より膜厚の薄い１層がＩＴＯ膜であることを特徴とする請求項３に記載の膜厚測定装置。
【請求項５】
前記測定手段において、測定する光の波長が、４００〜７５０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分光干渉法により薄膜の膜厚を非接触にて測定する膜厚測定装置に関する。特に、液晶表示装置用基板上に形成される、フォトスペーサー膜、透明導電膜からなる２層膜を非接触にて測定する膜厚測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置用基板上にＰＳ（フォトスペーサー）パターンを製造する従来の技術の概要は以下の通りである。まず、ガラス基板にクロムや黒色樹脂などでブラックマトリクスと呼ばれる格子状のパターンを形成する。この格子状のパターンにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のパターンをさらに形成し、このＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のパターン上にＩＴＯ膜を形成した基板上にＰＳ用のレジストを塗布する。そして、減圧乾燥、プレベーク後、アライメントしてＰＳ用のマスクで露光する。塗布されたレジストは光硬化性を有するので、マスクパターンの光透過部と遮光部で硬化部と非硬化部とが形成される。そして、マスクパターン形成後、現像、洗浄、ボストベークの工程を経て、ＰＳ膜のパターンが形成される。
【０００３】
このように形成されたＰＳ膜のパターンの膜厚は、液晶セルのセルギャップを決定する為に非常に重要である。従って、塗布後、速やかに塗布したＰＳ膜の膜厚測定を行うことが、塗布工程起因不良によるロスを減らすために必要である。
【０００４】
従来、透明膜の膜厚測定では、分光干渉法による非接触膜厚測定が既に実用化され、各種薄膜の膜厚測定に使用されている。この分光干渉法による非接触膜厚測定は、透明膜等の膜に光を照射し、膜表面からの反射光と膜を通過して膜と基板境界面で反射して戻ってくる光を分光器で捕らえ、前者と後者の光の位相差により生ずる干渉を測定する。位相差は膜厚が変わって両者の光学距離が変わることで変化するので、膜の屈折率が分かれば膜厚が算出できる。
【０００５】
また、多層膜の膜厚の測定方法として、マトリクス法と呼ばれる光学シミュレーションを用い、カーブフィット法にて多層膜の膜厚を算出する方法などが広く知られ、実用化されている。このカーブフィット法は、多層膜の膜厚の初期値における反射率、透過率をマトリクス法により理論値を算出し、実測された測定値との誤差が最小になるように初期値を変更して、実測の反射率、透過率にカーブフィットするに最適な膜厚を算出する。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０７−００４９２２。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、このような構成では、カーブフィット法を用いて膜厚を算出する場合は、測定する膜の屈折率が膜の上部と下部で大きく異なる場合に、カーブフィットの誤差が収束しない、或は収束誤差が大きすぎる等の精度の低下が見られる場合がある。また、カーブフィット法における問題の一つとして、初期値の設定条件により誤差が最小となる値に収束せず、誤差関数の他の極小値に収束してしまうことがある。そして、この問題を避ける為にあらゆる初期値を設定して真の極小値を探すなど、最適な解を求める為には計算に非常に時間がかかり、インラインの測定装置には適用できない場合がある。さらに、測定対象が２層膜である為に、触針式の段差計で膜厚を測定することが出来ない。また、測定ステージが従来の平板ステージであると、照射した光がステージからも反射してしまい、光の干渉を精度良く測定することが困難である。
【０００７】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、従来方法では困難であった基板上に形成された膜、特に液晶表示装置用基板上の、ＩＴＯ膜、ＰＳ膜からなる２層膜の高精度な膜厚測定を、短時間で、かつ非破壊計測可能な膜厚測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するものであり、基板上に形成された単層膜又は多層膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、前記基板上に光を照射して反射光又は透過光を測定する測定手段と、前記測定手段による測定値に基づいて、前記基板上に形成された単層膜又は多層膜の膜厚を算出する演算手段と、前記反射光又は透過光の測定時に、前記基板を下面から支える多数の支柱を備えた測定ステージ手段とを少なくとも備える膜厚測定装置である。
【０００９】
したがって本発明は、基板上に光を照射された反射光又は透過光が測定され、測定された測定値に基づいて、基板上に形成された単層膜又は多層膜の膜厚が算出され、反射光又は透過光の測定時には、基板を下面から支える多数の支柱が備えられている。このため、大幅に膜厚の算出時間を短縮でき、また、実際の運用に際しての信頼性が得られる。さらに、この膜厚測定作業を非破壊化、自動化し、測定頻度も上げることで、膜厚変動による不良品の発生によるロスを大幅に低減することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記反射光を測定する場合に、前記測定ステージ手段の光照射部分に反射防止手段を備えるものである。このため、膜厚測定の精度が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の膜厚測定装置によれば、基板を支柱によって支える構造としたので、大型基板であっても、安定して支えることができるとともに、任意の測定点を決め易くなる。また、反射光を測定する場合には、測定ステージに反射防止機構を備えるようにしたため、膜厚測定の精度が向上する。また、測定膜が多層膜の場合には、多層膜全体の膜厚に近い１層の膜厚の初期値を２段階で求めるようにしたため、測定精度が向上するとともに、多層膜の各膜厚の測定時間を従来の方法に比べて大幅に短縮することができる。
【００１２】
さらに、測定時間の大幅な短縮と測定精度の向上を果たした本発明を、液晶表示装置用基板上に形成されたＰＳ膜とＩＴＯ膜の膜厚測定に適用することで、この膜厚測定作業を非破壊化、自動化し、測定頻度も上げることが可能になったことから、製造ラインに組み込んで全数検査することが可能になった。そのため、膜厚変動による不良品の発生によるロスを大幅に低減することができ、途布工程の異常を早期に検知して、塗布工程起因の不良によるロスを減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本願発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る膜厚測定装置の構成を示す模式図である。
【００１５】
膜厚測定装置は、測定手段としての膜厚測定部１０１、測定中の薄膜形成後の基板１０２、測定待ちの薄膜形成後の基板１０３、ＸＹ移動ロボット１０４、測定ステージ１０５、搬送ロボット１０６、基板支持ピン１０７、反射防止機構１０８から構成されている。
【００１６】
次に図２は、本発明の一実施形態に係る膜厚測定装置の膜厚測定部の詳細な構成を示す模式図である。
【００１７】
膜厚測定装置の膜厚測定部１０１は、光源部１、２分岐ファイバー２、対物レンズ３、分光器４、演算部５から構成されているものである。対物レンズ３以外は、測定ステージ上ではなく、別の場所に置いておくことも可能であり、駆動を考慮すると、その方が望ましい。
【００１８】
光源部１は、電球１０とカットフィルタ９を備える。電球１０は、例えば可視光の光量の大きいハロゲン電球を使用している。
【００１９】
２分岐ファイバー２は、光源部１に接続している部分が投光用で、分光器４に接続している部分が受光用である。それぞれ光ファイバーを例えば数１００本を束ねたもので、途中でそれらが１本にまとめられている。この束の中で、投光用と受光用の光ファイバー１本１本は入り交じって束ねられ、対物レンズ３に接続している面では均等に両方の光ファイバーが配置されるようになっている。対物レンズ３により入射光が被測定物として、例えば基板８である液晶表示装置用基板（例えば、ＰＳ（フォトスペーサー）膜とＩＴＯ（透明導電）膜等から構成される）上に集光される。
【００２０】
基板８上の薄膜からの反射光は、対物レンズ３、２分岐ファイバー２を経由して分光器４に入る。分光器４は回折格子、リニアアレイ等から成る分光器部６と、分光器部６の制御と信号をデジタル変換する制御部７から成る。
【００２１】
使用する波長は、回折格子とリニアアレイ素子の組み合わせで決まるが、４００ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の波長範囲を使用すれば十分である。
【００２２】
分光器４は、パーソナルコンピュータ、キーボード、マウス、ディスプレイモニタ等から構成される演算部５に接続され、ここで、演算を行い、膜厚値を算出する。また、分光器４の制御やユーザーインターフェイス処理を受け持つ。
【００２３】
上記のように、本発明によるＰＳ膜厚測定装置は、可視光域の光量が大きいハロゲン電球を光源とするので、透明導電膜（以下、ＩＴＯ膜ともいう）内の上部と下部での屈折率の変化の影響を受けずらい波長域での膜厚計算が可能となる。
【００２４】
次に、本発明の一実施形態に係るフォトスペーサー膜厚インライン測定方法を適用したフォトスペーサー膜厚インライン測定装置の動作を説明する。
【００２５】
以下の説明では、膜厚測定部１０１としては、駆動を考慮して対物レンズ３以外の機能を別の場所に置いた場合について説明する。
【００２６】
フォトスペーサー膜厚インライン測定装置の液晶表示装置用基板が待機位置に設置され、位置合わせが行われた後、基板搬送ロボット１０６が基板を測定ステージ１０５に載せる。ここで、測定ステージ１０５は測定時に液晶表示装置用基板裏面側からの反射の影響を最小にする反射防止機構を有している。この反射防止機構を図１３に示した。
【００２７】
図１３は、基板上の膜を計測する上で不必要な反射光を、膜厚測定部１０１で受光しない構造を示している。反射防止機構１０８は、反射光の影響を最小にする構造で、傾斜を持たせることにより反射光が測定センサーに戻らないようになっており、黒塗装を施すことで、光の散乱を防いでいる。また、液晶表示装置用基板のたわみを防止するため、格子状に基板支持ピン１０７で支える構造を採っている。
【００２８】
再び図１及び図２に戻り、膜厚測定部１０１は、ＸＹ移動ロボット１０４に取り付けられて、測定対象液晶表示装置用基板１０２の任意の位置に測定ヘッドを移動できる。測定制御部５にて予め指定した測定位置に膜厚測定部１０１を移動させ、膜厚測定を行う。測定済みの液晶表示装置用基板は搬送ロボット１０６が下流工程に受け渡す。これを繰り返して膜厚測定を行い、制御部５にてトレンドグラフを表示したり、予め設定した範囲外の膜厚を検知した場合には、アラームを発することができる。なお、本発明の測定装置を設置するのは、塗布直後ではレジストの溶剤成分が蒸発中で、膜の光学特性が安定せず、正確な測定が行えない。ブレベーク後は安定しているが、異常の検知が遅くなる。従って、減圧乾燥工程後が望ましい。
【００２９】
次に、本発明に係る膜厚測定装置を適用した膜厚測定方法について、図１４のフローチャートを参照して説明する。当該膜厚測定方法は、基板上に形成される多層膜の各膜厚を測定する膜厚測定方法であるが、この多層膜は、多層膜全体の膜厚に近い膜厚を持つ１層と、他の膜厚が非常に薄い層とから構成される場合に適用できるものである。
【００３０】
まず、多層膜に光源からの光を照射する（ステップＳ１）。次に、基板からの反射光又は透過光を分光器で測定する（ステップＳ２）。次に、多層膜を多層膜全体の膜厚に近い１層の単層膜とみなして、ステップＳ２で得られた測定値からＰＶ法などの単層膜の膜厚を求める手法を用いて、演算によって求めた値を、多層膜全体の膜厚に近い1層の膜厚の仮初期値とするとともに、膜厚の非常に薄い層の膜厚の正初期値を任意に定める（ステップＳ３）。そして、ステップＳ３で求めた仮初期値近傍の膜厚における理論値をマトリクス法によって求め、測定値と理論値の誤差を求める（ステップＳ４）。次に、求めた理論値と測定値の誤差が最小となる膜厚を多層膜全体の膜厚に近い１層の膜厚の正初期値とする（ステップＳ５）。そして、多層膜それぞれの膜厚の正初期値に基づいて、多膜膜の各膜厚を最小二乗法などの最適化手法を用いて算出する（ステップＳ６）。
【００３１】
次に、液晶表示装置用基板のＰＳ膜とＩＴＯ膜の各膜厚を測定する場合を用いて、上述した多層膜が２層膜の場合の具体例を説明する。
【００３２】
ステップＳ1では、光源部１から出力され、対物レンズ３を介した入射光は、被測定物である液晶表示装置用基板８上に集光する。ステップＳ２で、入射光は、液晶表示装置用基板８上で反射し、この反射光は、対物レンズ３および分岐ファイバー２を経由して分光器４に入る。なお、分光器４は、回折格子とリニアアレイ素子の組み合わせで使用する波長が決まるが、可視光領域である４００ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の波長範囲を使用すれば十分である。ステップＳ３で、演算部５では、ＰＳ膜とＩＴＯ膜の２層膜をＰＳ膜の１層膜とみなして、ＰＶ法を用いて膜厚を測定し、仮初期値とする。また、ＩＴＯ膜厚の正初期値を任意に求める。ステップＳ４では、ＰＳ膜厚の仮初期値近傍の膜厚における理論値を求め、前記測定値と該理論値との誤差を求める。ステップＳ５で、演算部５は、誤差が最小となる膜厚を２層膜のＰＳ膜の膜厚の正初期値とする。ステップＳ６で、演算部５は、これら２つの正初期値に基づいて、例えば、最小二乗法を用いて、２層膜のそれぞれの膜厚を算出する。
【００３３】
このように、本発明によれば、ＰＳ膜厚測定装置は、可視光域の光量が大きいハロゲン電球を光源とするので、ＩＴＯ膜内の上部と下部での屈折率の変化の影響を受けずらい波長域での膜厚計算が可能となる。
【００３４】
次に、上記に例示したＰＳ膜とＩＴＯ膜の各膜厚を測定する場合の測定光として、可視光領域である４００ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の波長範囲を使用するに至った理由について説明する。
【００３５】
図３、４は、ＩＴＯ膜内の上部と下部での屈折率の変化を示したもので、可視光域の方が近赤外域よりも屈折率の変化が明らかに小さい。このため、可視光域の波長域でカーブフィット法の処理をした結果の計算誤差は近赤外域の波長域でカーブフィット法の処理をした結果に比べて大幅に小さくなっていることが図５、６で示されている。
【００３６】
これらの結果は、この後に説明する最適な初期値を用いたカーブフィット法を適用した場合の結果であり、処理方法の優劣とは関係の無いＩＴＯ膜の物性の問題であり、使用する波長域で解決可能である。
【００３７】
続いて、本実施形態で適用するカーブフィット法の初期値の設定方法について説明する。カーブフィット法において初期値の設定はきわめて重要な要素であり、この設定次第で膜厚計算の精度は良くも悪くも成り得る。カーブフィット法の初期値の設定条件による膜厚計算の収束結果の違いをシミュレーションし、比較した結果を図７に示す。このシュミレーションでは、ＰＳ膜に４５００ｎｍ、ＩＴＯ膜に１６０ｎｍのものを用いた。図の左側は、ＰＳ膜およびＩＴＯ膜のそれぞれの初期値であり、右側は、それぞれの収束値である。
【００３８】
上記の結果で注意したいことは、初期値の変数としてＩＴＯ膜厚とＰＳ膜厚の２つの変数があることである。図７に示した結果から明らかなように、ＰＳ膜の初期値の設定が真の値（４５００ｎｍ）に非常に近いものしか正しい値（４５００ｎｍ）に収束していないのに対して、ＩＴＯ膜厚の初期値の設定はそれほど真の値（１６０ｎｍ）に近くなくても正しい値（１６０ｎｍ）に収束しているという特徴がある。
【００３９】
ＩＴＯ膜厚の測定においては、製造上ＩＴＯ膜の形成は通常１３０ｎｍ〜１９０ｎｍ程度の範囲で膜厚制御が可能であり、このレンジ内であれば、何れの値を初期値としてもカーブフィット法による膜厚算出に大きな影響は無い。
【００４０】
しかし、ＰＳ膜厚の測定においては、製造上ＰＳ膜の形成の膜厚制御が難しく、測定には２０００ｎｍ〜６０００ｎｍ程度の範囲が必要である。このレンジ内で何れかの値を初期値と設定すると、その値によっては正しい値に収束しなくなってしまい、検査装置の性能を満たすことができない。
【００４１】
この原因を図８（ＩＴＯ膜厚を一定とした時のＰＳ膜厚変位に対する誤差量をプロットした図）を用いて検証してみると、ＩＴＯ膜厚を一定とし、ＰＳ膜厚を変化させた場合の誤差関数においては波形が周期的になり、更にＰＳ膜厚測定に必要なレンジにおいて極小値が多数存在するので、カーブフィット法により誤った膜厚に収束させない為には、真の膜厚のプラスマイナス５０ｎｍ程度の範囲にＰＳ膜厚の初期値を設定する必要がある。これに対して、ＰＳ膜厚を一定とし、ＩＴＯ膜厚を変化させた場合の誤差関数においては、図示はしないが、ＩＴＯ膜厚の測定に必要なレンジに極小値が１点しか無いため、１３０ｎｍ〜１９０ｎｍ程度の範囲にＩＴＯ膜厚の初期値を設定すれば、正しい膜厚に収束するということが分かる。
【００４２】
これら液晶表示装置用基板８上のＰＳ膜の測定における、製造上の問題等を考慮すると、ＩＴＯ膜厚は製造上に制御可能な範囲で初期値を設定し、ＰＳ膜厚は何らかの方法で、真の膜厚のプラスマイナス５０ｎｍ程度の範囲で初期値を設定してから、カーブフィット法を適用して正しい膜厚を算出する必要がある。
【００４３】
以上より、ＰＳ膜厚の初期値の設定方法をクリアすればよいことがわかる。本実施形態においてはＰＳ膜の測定を、単層膜の測定に定評のあるＰＶ法を用いた膜厚測定法を使用して初期値を設定する。以下にその方法についてさらに詳しく説明する。
【００４４】
ＰＶ法を用いた膜厚測定法は、ノイズ等にも強く精度も高い測定方法であるが、その厳密な理論は単層膜にのみ適用されるものであり、多層膜の推定には基本的に適用できない。ただし、液晶表示装置用基板８上に形成されるＩＴＯ膜の膜厚は薄く、その厚さを無視して、更にその上に形成されるＰＳ膜の測定を行なっても測定誤差３％程度の測定は可能である。本実施形態においては、まず、このＰＶ法にてＰＳ膜のおおよその測定を行ない、仮初期値を算出する。
【００４５】
ＰＳ膜の複数のサンプルを、ＰＶ法を適用して膜厚測定したので、その結果を図６に示す。このようにＰＶ法によりＰＳ膜厚を測定するが、図９の結果から分かるように、先に説明したプラスマイナス５０ｎｍの精度（接触式との誤差が５０ｎｍ以内の精度）では計算できないことが判明した。ここで測定された初期値を仮初期値とする。
【００４６】
そこで更に、ＰＶ法で求めた仮初期値に対応する膜厚の例えば、プラスマイナス４００ｎｍの範囲を２５ｎｍの間隔で操作していき、マトリクス法にて算出した誤差が最も小さい点を定め、そのときの膜厚を初期値（正初期値）として採用する。
【００４７】
上記のようにして決定した初期値（正初期値）を用い、カーブフィット法を適用して算出した膜厚測定の精度は、高精度となる。なお、カーブフィット法は周知の手法であるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、本発明においては、仮初期値を求める方法としてＰＶ法を用いて説明しているが、（仮初期値を求めるための）おおよその膜厚を知ることが出来る測定手法であれば、どのような方法を用いても構わない。
【００４８】
以下に、本発明の具体的な実施形態を用いてさらに詳しく説明する。
【００４９】
本実施形態では、液晶表示装置基板８上に形成されたＩＴＯ膜とＰＳ膜の２層膜からなる膜を測定し、そのうちＰＳ膜厚を高精度に求める方法の一実施形態を説明する。なお、測定に使用した分光器は、松下インターテクノ社社製の反射型測定器を使用し、使用する波長は、例えば、４５０ｎｍ〜７００ｎｍとする。また、演算装置としては、パーソナルコンピュータを使用した。
【００５０】
以上のような条件を基に膜厚測定を行ない、接触式の膜厚測定装置の測定値と比較して、本発明によるＰＳ膜の膜厚測定方法を適用した膜厚測定装置の評価を行なう。
【００５１】
先ず、図２と同様の構成からなる測定装置で液晶表示装置用基板８上のＰＳ膜の分光反射率を測定し、これを単層膜とみなしてＰＶ法を適用して膜厚（の仮初期値）を算出する。実測の分光反射率は図１０に示すようになり、ＰＶ法により算出したＰＳ膜厚は以下のようになった。
【００５２】
ＰＶ法算出（仮初期値）＝３６５７ｎｍ
このように、ＰＶ法により求めたＰＳ膜厚を仮初期値として、この値の例えば、プラスマイナス４００ｎｍの範囲を２５ｎｍ間隔で操作していき、マトリクス法にて誤差を算出する。また、ＩＴＯ膜厚は１６０ｎｍで一定とした。
【００５３】
算出方法は以下のとおりである。
【数１】
2005221366.tif 000003
【００５４】
マトリクス法により算出した誤差は図１１のようになった。
【００５５】
図１１の誤差の中で最小であるときのＰＳ膜厚は、３４８２ｎｍであるので、これを初期値として決定し、ＩＴＯ膜厚の初期値である１６０ｎｍとあわせてカーブフィット法を用いた膜厚を算出する。本発明によるＰＳ膜測定装置にて測定した膜厚を、接触式の膜厚測定装置の測定値と比較した結果、本発明によるＰＳ膜厚の測定値は３４７６ｎｍ、接触式によるＰＳ膜厚の測定値は３４５３ｎｍで膜厚差は０．６７％であった。
【００５６】
また、本発明によるＩＴＯ膜厚の測定値は１５７ｎｍであった。
【００５７】
また、これを複数のＰＳ膜のサンプルで実施した結果は図１２であり、膜厚の誤差は、０．３６−１．６０パーセントとなった。
【００５８】
以上説明したように、本発明のＰＳ膜厚測定方法、及びＰＳ膜厚測定装置を用いることにより、従来方法より精度の高いＰＳ膜厚の測定が可能となる。また、カーブフィット法の欠点の誤った値での計算収束を避ける為に、「ＰＶ法により仮の初期値を設定する」および「仮の初期値の周辺を詳細に計算し、マトリクス法による誤差算出値が最小になる点を初期値に設定する」という、２段階の方式を採用することにより、ＰＳ膜厚の測定に必要な２０００ｎｍ〜６０００ｎｍの全ての点を初期値としてマトリクス法により誤差を算出し、その最小値を探るという非常に計算負荷が高い方法と比較すれば、大幅に計算時間を短縮できた。この計算時間の短縮は、製造工程におけるＰＳ膜厚の測定において非常に重要で、本発明の膜厚測定装置、及び膜厚測定方法を用いることで製造ライン上での検査も可能となる。また、多層膜の光学特性を求める理論式のマトリクス法を用いたカーブフィット法を採用することで、実際の運用に際しての信頼性が得られる。
【００５９】
なお、本装置では反射率で測定を行なう例を挙げているが、光学系を変えることで、透過率測定でも可能である。その場合マトリクス法の式も透過率を求める式となる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態を用いることにより、精度の高いＰＳ膜厚の測定が可能となり、また、大幅に膜厚の演算時間を短縮できることから、製造ラインに組み込んで全数検査をすることが可能になる。さらに、多層膜の光学特性を求める理論式のマトリクス法を用いたカーブフィット法を採用することで、実際の運用に際しての信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係る膜厚測定装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る膜厚測定装置の膜厚測定部の詳細な構成を示す模式図である。
【図３】ＩＴＯ膜内の上部と下部での屈折率の変化を示した図である。
【図４】ＩＴＯ膜内の上部と下部での屈折率の変化を示した図である。
【図５】カーブフィット法によるシミュレーションと実測値の反射率の比較を赤外線の波長域で示した図である。
【図６】カーブフィット法によるシミュレーションと実測値の反射率の比較を可視光線の波長域で示した図である。
【図７】この発明の実施形態に係わるカーブフィット法の初期値の設定条件による膜厚計算の収束結果の違いをシミュレーションし、比較した結果を示す図である。
【図８】この発明の実施形態に係わるＩＴＯ膜厚を一定とした時のＰＳ膜厚変位に対する誤差量のプロットを示す図である。
【図９】ＰＳ膜の複数のサンプルを、ＰＶ法を適用して測定した膜厚の測定結果を示す図である。
【図１０】ＰＳ膜の実測分光反射率を示した図である。
【図１１】この発明の実施形態に係わるマトリクス法により算出した誤差を示す図である。
【図１２】複数のＰＳ膜のサンプルで実施した測定結果を示した図である。
【図１３】基板上の膜を計測する上で不必要な反射光を、測定ヘッドで受光しない構造を示した模式図である。
【図１４】この発明の実施形態に係わる膜厚測定のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・光源部、２・・・２分岐ファイバー、３・・・対物レンズ、４・・・分光器、５・・・演算部、６・・・分光器部、７・・・制御部、８・・・ＰＳ膜形成後の液晶表示装置用基板（被測定物）、９・・・カットフィルタ、１０・・・電球、１０１・・・膜厚測定部、１０２・・・測定中のＰＳ膜形成後の液晶表示装置用基板、１０３・・・測定待ちのＰＳ膜形成後の液晶表示装置用基板、１０４・・・ＸＹ移動ロボット、１０５・・・測定ステージ、１０６・・・搬送ロボット、１０７・・・基板支持ピン、１０８・・・反射防止機構
【図１】
2005221366.tif 000004
【図２】
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【図３】
2005221366.tif 000006
【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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