(57)【要約】【課題】  透過性膜の膜厚を算出する際に用いられる撮影データの最大値に関する信頼性を評価して、信頼性の高い膜厚測定が行えるようにする。【解決手段】  固定長の焦点距離を備える撮影部２を種々の高さに位置させて、基材と透光性膜とを含む基板を撮影した際の撮影画像の合焦度を算出する合焦度算出部６ａと、撮影部２の位置に対する合焦度からなる合焦度曲線の極大値を検出する極大値検出部６ｂと、極大値の信頼度を算出して、極大値が適正値か否かを判断する信頼度算出判断部６ｃと、信頼度算出判断部６ｃにより適正と判断された極大値に対応する撮影部２の位置を境界位置として算出する境界位置算出部６ｄと、境界位置に基づき透光性膜の膜厚を算出する膜厚算出部６ｅと、を備える。【選択図】  図１
2012063308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
固定長の焦点距離を備える撮影手段を種々の高さに位置させて、基材と透光性膜とを含む基板を撮影した際の撮影画像の合焦度を算出する合焦度算出部と、
前記撮影手段の位置に対する前記合焦度からなる合焦度曲線の極大値を検出する極大値検出部と、
前記極大値の信頼度を算出して、前記極大値が適正値か否かを判断する信頼度算出判断部と、
前記信頼度算出判断部により適正と判断された前記極大値に対応する前記撮影手段の位置を境界位置として算出する境界位置算出部と、
前記境界位置に基づき前記透光性膜の膜厚を算出する膜厚算出部と、を備えることを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の膜厚測定装置であって、
前記合焦度算出部は、複数の合焦度算出方法により前記合焦度を算出することを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の膜厚測定装置であって、
前記境界位置算出部が１個以下の境界位置しか算出できなかった場合には、前記合焦度算出部は異なる合焦度算出方法を用いて前記合焦度の再算出を行うことを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の膜厚測定装置であって、
前記合焦度算出部は、前記透光性膜の表面の近傍に前記撮影手段の焦点が位置する領域の前記撮影画像から前記合焦度を算出する合焦度算出方法と異なる方法を適用して、前記基材の表面の近傍に前記撮影手段の焦点が位置する領域の前記撮影画像に対して前記合焦度を算出することを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の膜厚測定装置であって、
前記極大値検出部は、検出された極大値に対応する撮影位置が予め想定された範囲に含まれる場合には、当該極大値を適正値とすることを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項６】
透光性膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、
固定長の焦点距離を備える撮影手段を種々の高さに位置させて、基材と透光性膜とを含む基板を撮影した際の撮影画像の合焦度を算出する合焦度算出手順と、
前記撮影手段の位置に対する前記合焦度からなる合焦度曲線の極大値を検出する極大値検出手順と、
前記極大値の信頼度を算出して、前記極大値が適正値か否かを判断する信頼度算出判断手順と、
前記信頼度算出判断手順により適正と判断された前記極大値に対応する前記撮影手段の位置を境界位置として算出する境界位置算出手順と、
前記境界位置に基づき前記透光性膜の膜厚を算出する膜厚算出手順と、を含むことを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の膜厚測定方法であって、
前記合焦度算出手順は、複数の合焦度算出方法により前記合焦度を算出することを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の膜厚測定方法であって、
前記境界位置算出手順が１個以下の境界位置しか算出できなかった場合には、前記合焦度算出部は異なる合焦度算出方法を用いて前記合焦度の再算出を行うことを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の膜厚測定方法であって、
前記合焦度算出手順は、前記透光性膜の表面の近傍に前記撮影手段の焦点が位置する領域の前記撮影画像から前記合焦度を算出する合焦度算出方法と異なる方法を適用して、前記基材の表面の近傍に前記撮影手段の焦点が位置する領域の前記撮影画像に対して前記合焦度を算出することを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の膜厚測定方法であって、
前記極大値検出手順は、検出された極大値に対応する撮影位置が予め想定された範囲に含まれる場合には、当該極大値を適正値とすることを特徴とする膜厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性膜の膜厚測定装置及び膜厚測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路パターンが形成された基板に塗布されたレジスト膜（透光性膜）の厚みは、プロセス管理において重要な管理項目となる場合がある。そこで、このレジスト膜厚を高精度に測定したいとする要求に対して、種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特開平１１−２１１４２３号公報においては、レジスト膜が形成された基板に光を照射して、その合焦点の位置からレジスト膜厚を求める技術が開示されている。即ち、焦点距離が固定長に設定された撮影手段を用いてレジスト膜が形成された基板を撮影する。このとき、撮影手段の位置を順次変えて撮影する。この撮影により、複数の画像が得られる。撮影手段の焦点距離は固定であるため、基板表面又はレジストの表面位置に焦点が一致したときの画像の鮮明度は大きくなる。即ち、撮影手段の位置に対して鮮明度が極大値を持つ。そこで、鮮明度が極大値を持つときの撮影手段の位置からレジスト膜の厚さを求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１１４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、基板の表面で反射した光は、レジスト膜を通過する際に吸収や散乱を受けるため、鮮明度の極大値が検出されてもその値は小さくなる。また、撮影データに種々のノイズが、含まれることがある。
【０００６】
ところが、特開平１１−２１１４２３号公報においては、撮影手段の焦点が、基板とレジスト膜との表面に一致しているときに鮮明度の極大値を取るとしているため、ノイズ等により鮮明度が極大となる位置の検出に誤りが生じると、得られるレジスト厚の信頼性は低くなる。即ち、透過性膜の厚みを算出する際に用いる鮮明度等の特性データの極大値に対する信頼性が低いと、信頼性の高い透過性膜の膜厚が測定できない問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、透過性膜の膜厚を算出する際に用いられる特性データの最大値に関する信頼性を評価することにより、信頼性の高い膜厚測定が行えるようにした膜厚測定装置及び膜厚測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、透光性膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、固定長の焦点距離を備える撮影手段を種々の高さに位置させて、基材と透光性膜とを含む基板を撮影した際の撮影画像の合焦度を算出する合焦度算出部と、撮影手段の位置に対する合焦度からなる合焦度曲線の極大値を検出する極大値検出部と、極大値の信頼度を算出して、極大値が適正値か否かを判断する信頼度算出判断部と、信頼度算出判断部により適正と判断された極大値に対応する撮影手段の位置を境界位置として算出する境界位置算出部と、境界位置に基づき透光性膜の膜厚を算出する膜厚算出部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、透光性膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、固定長の焦点距離を備える撮影手段を種々の高さに位置させて、基材と透光性膜とを含む基板を撮影した際の撮影画像の合焦度を算出する合焦度算出手順と、撮影手段の位置に対する合焦度からなる合焦度曲線の極大値を検出する極大値検出手順と、極大値の信頼度を算出して、極大値が適正値か否かを判断する信頼度算出判断手順と、信頼度算出判断手順により適正と判断された極大値に対応する撮影手段の位置を境界位置として算出する境界位置算出手順と、境界位置に基づき透光性膜の膜厚を算出する膜厚算出手順と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透過性膜の膜厚を算出する際に用いられる特性データの最大値に関する信頼性を評価するので、信頼性の高い膜厚測定が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる膜厚測定装置のブロック図である。
【図２】第１の実施形態にかかる膜厚測定装置における膜厚測定手順を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態にかかる第１合焦度算出方法において用いられるフィルタの例である。
【図４】第１の実施形態にかかる第１合焦度算出方法により得られた合焦度曲線の例である。
【図５】第１の実施形態にかかる第１合焦度算出方法により得られた基板面に対応する極大値が小さい値の場合の合焦度曲線の例である。
【図６】第１の実施形態にかかる第２合焦度算出方法において用いられるフィルタの例である。
【図７】第１の実施形態にかかる第１合焦度算出方法と第２合焦度算出方法とにより得られた合焦度曲線の比較例である。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる膜厚測定装置における膜厚測定手順を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態にかかる膜厚測定においてレジスト膜内の点を例示した図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の説明に用いられる合焦度曲線の例である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の説明に用いられるレジスト膜の膜厚及び基材の厚さの概略値が既知の場合における撮影範囲を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の説明に用いられる分割した撮影範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態にかかる膜厚測定装置のブロック図である。この膜厚測定装置１は、撮影部（撮影手段）２、制御部３、位置駆動検出部４、光源部５、膜厚演算部６、ステージ７を備える。
【００１３】
ステージ７は、膜厚測定対象である基板８を搭載して、この基板８の表面が撮影部２に対して常に一定の角度を保持する。図１においては、基板８は、回路パターン１３が形成され半導体ウエハ等の基材１２に透光性膜（レジスト膜）１１が塗布されている。以下、基材１２と記載した際には、回路パターン１３が形成されているか否かを問わない。そして、例えば基材１２の表面等と記載した場合には、基材１２の表面ばかりでなく、回路パターン１３が設けられている場合には回路パターン１３の表面も含まれるとする。
【００１４】
光源部５は、基板８に向けて光を照射する光源である。撮影部２は、基板８からの反射光を受光するＣＣＤセンサ等の受光デバイスを備えて、撮影により得られた画像信号を膜厚演算部６に出力する。このとき撮影部２から出力される撮影データ（特性データ）は、複数の画素の撮影信号の集合体である。
【００１５】
制御部３は、撮影部２の位置を制御する。位置駆動検出部４は、制御部３からの信号に基づき撮影部２を移動させると共に、撮影部２の現在位置を取得して膜厚演算部６に出力する。
【００１６】
膜厚演算部６は、合焦度算出部６ａ、極大値検出部６ｂ、信頼度算出判断部６ｃ、境界位置算出部６ｄ、膜厚算出部６ｅを備えると共に、図示しないメモリ等のデータ記憶手段を備える。そして、撮影部２からの撮影データに基づき、レジスト膜１１の膜厚を算出する。
【００１７】
合焦度算出部６ａは、基材１２の上にレジスト膜１１が設けられた基板８に直交する方向から所定距離間隔で基板８を複数撮影して得られる撮影画像の合焦度を算出する。極大値検出部６ｂは、合焦度算出部６ａにより算出された合焦度の曲線における極大値を検出する。信頼度算出判断部６ｃは、合焦度曲線の極大値に対する信頼度を算出して、この極大値が適正か否かを判断する。境界位置算出部６ｄは、信頼度算出判断部６ｃにより算出された適正な極大値の位置を境界位置として算出する。膜厚算出部６ｅは、境界位置に基づきレジスト膜１１の膜厚を算出する。なお、境界位置とは、反射率が変化する位置であり、具体的には、基材１２、レジスト膜１１の表面位置に対応する。以下、レジスト膜１１の表面位置に対応する境界位置を第１境界位置、基材１２の表面に対応する境界位置を第２境界位置と記載する。
【００１８】
次に、このような膜厚測定装置１による膜厚測定方法を、図２に示すようなフローチャートに従い説明する。膜厚測定処理は、撮影データから２つの境界位置を算出し、これらの差分値がレジスト膜１１の厚みである。
【００１９】
ステップＳＡ１：  先ず、制御部３は撮影部２を撮影開始位置に移動するように制御する。この撮影開始位置は、予め設定されたＺ軸方向（基板８の面に垂直な方向）の位置とする。なお、撮影は、上記撮影開始位置と撮影終了位置との間を、所定の撮影間隔毎に行う。これら撮影開始位置、撮影終了位置、撮影間隔は、予め設定可能に設けられている。
【００２０】
ステップＳＡ２：  撮影部２が撮影開始位置に達すると、光源部５から基板８に向けて光が照射される。そして、撮影部２は、基板８からの反射光を受光することにより撮影を行う。撮影データは、膜厚演算部６に送られる。また、位置駆動検出部４は、撮影部２の位置を、撮影位置として膜厚演算部６に送る。そして、膜厚演算部６は、撮影データと撮影位置とを対応付けして記憶部（不図示）に記憶する。
【００２１】
なお、光源部５は制御部３からの照射指令に基づき照明の点灯・消灯を行うことも可能であるが、マニュアル操作により点灯・消灯を行うことも可能である。従って、撮影部２の移動開始手順と光源部５の点灯・消灯手順は、手順前後が可能である。
【００２２】
ステップＳＡ３：  制御部３は、撮影部２の撮影位置が撮影終了位置に達したか否かを判断する。撮影終了位置に達していないと判断した場合にはステップＳＡ４に進み、撮影終了位置に達したと判断した場合にはステップＳＡ５に進む。
【００２３】
ステップＳＡ４：  撮影部２が撮影終了位置に達していない場合、制御部３は、撮影部２を撮影間隔だけ移動させて、ステップＳＡ２に戻り、次の撮影を行う。
【００２４】
ステップＳＡ５：  一方、撮影部２が撮影終了位置に達した場合、制御部３は、膜厚演算部６に撮影終了を指示する。膜厚演算部６は、制御部３から撮影終了を示す信号を受信すると、記憶部に記憶されている撮影データ及び撮影位置に基づき合焦度を算出する。
【００２５】
撮影部２の焦点距離は固定されている。従って、撮影画像は、撮影部２の位置に応じた鮮明さを持つ。即ち、焦点がレジスト膜１１の表面に一致している画像は、このレジスト膜１１の表面は、鮮明である。また、基材１２の表面に一致している画像は、この基材１２の表面は、鮮明である。そして、画像データの高周波成分は画像が鮮明になるに従い増加する。そこで、膜厚演算部６における合焦度算出部６ａは、例えば画像の高周波成分に基づき合焦度を算出する。
【００２６】
以下、高周波成分を用いて合焦度を算出する方法を第１合焦度算出方法と記載する。また、後述するように、高周波成分と低周波成分の両方を用いて合焦度を算出する方法を第２合焦度算出方法と記載する。無論、第１合焦度算出方法は高周波成分を用いることを必須要件とするものではなく、また第２合焦度算出方法は高周波成分と低周波成分とを用いることを必須要件とするものではない。しかし、第１合焦度算出方法と第２合焦度算出方法とは、異なる方法であることが要件となっている。
【００２７】
合焦度算出方法の具体的として、隣接する撮影データにおける輝度の差分値や、図３に示すような３ｘ３のシンボルフィルタ２０ａを用いたフィルタリング処理による処理結果値（例えば、微分値）を行いる方法がある。以下においては、輝度の差分値を合焦度とした場合を例に説明する。撮影部２の焦点が、レジスト膜１１や基材１２の表面に近づくに従い、その輝度差は大きくなり、これらの表面から離れるに従い輝度差は小さくなる。図４は、このようにして輝度差に基づき算出した合焦度を撮影位置に対して示した図である。以下、合焦度の曲線を合焦度曲線と記載する。
【００２８】
ステップＳＡ６：  合焦度曲線が算出されると、膜厚演算部６の極大値検出部６ｂは、合焦度曲線における全ての極大値を検出する。例えば、図４において、合焦度曲線は、撮影位置Ｐ１，Ｐ２で極大値を示している。そこで、極大値検出部６ｂは、撮影位置Ｐ１，Ｐ２及びそのときの合焦度を検出して信頼度算出判断部６ｃに出力する。
【００２９】
ステップＳＡ７：  信頼度算出判断部６ｃは、算出した合焦度の信頼度を算出する。これまでの説明から明らかなように、合焦度曲線が極大値を持つ撮影位置は、レジスト膜１１や基材１２の表面に焦点が合っている位置に対応すると考えられる。
【００３０】
しかし、撮影データにノイズ等が含まれている場合には、合焦度曲線が極大値を持つ撮影位置は、必ずしもレジスト膜１１や基材１２の表面位置と対応しない場合が生じる。そこで、信頼度算出判断部６ｃは、合焦度曲線の極大値に対応する撮影位置が、レジスト膜１１や基材１２の表面位置であるか否かを判断するための指標となる信頼度を算出する。
【００３１】
信頼度算出判断部６ｃは、合焦度曲線の極大値を信頼度として算出する。なお、信頼度は、合焦度曲線の極大値でなく、極大値に対応する撮影位置から予め設定されたオフセット量ｄだけ離れた撮影位置における合焦度との差分値とすることが可能である。このときオフセット量ｄは、撮影部２で使用しているレンズの被写界深度より大きい値とする。図４における撮影位置Ｐ３（＝Ｐ２−ｄ）は、撮影位置Ｐ２に対するオフセット量ｄの位置を例示している。
【００３２】
ステップＳＡ８：  膜厚演算部６の境界位置算出部６ｄは、信頼度が予め設定された信頼度閾値より大きい値を持つ極大値に対応する撮影位置を検出する。即ち、図４において、信頼度閾値Ｆと各極大値Ｆ１，Ｆ２との比較を行う。図４においては、信頼度閾値Ｆ＜極大値Ｆ１、信頼度閾値Ｆ＜極大値Ｆ２であるので、撮影位置Ｐ１，Ｐ２が検出される。境界位置算出部６ｄは、この検出された撮影位置を境界位置とする。
【００３３】
ステップＳＡ９：  そして、境界位置算出部６ｄは、境界位置が２個検出できたか否かを判断する。通常は、図４に示すように、２個の境界位置が検出されるはずである。即ち、レジスト膜１１の表面位置に対応する第１境界位置と、基材１２の表面位置に対応する第２境界位置とが、検出されるはずである。しかし、レジスト膜１１内に異物等が存在するような場合には、光は異物により散乱されるため、撮影データの輝度値は小さくなる。また、レジスト膜１１内で光の吸収が起きるため、基材１２の表面に焦点が一致していても、撮影データの輝度値は小さくなる。
【００３４】
図５は、このようなときの合焦度曲線を例示した図である。レジスト膜１１内での光の吸収等が大きいため、基材１２の表面位置に焦点が一致している撮影位置（例えば、撮影位置Ｐ６）における輝度値が小さくなる例が合焦度曲線Ｗ１である。一方、ノイズによる散乱等の原因により、撮影位置Ｐ７において合焦度曲線が極大値を示す例が、合焦度曲線Ｗ２である。なお、
このような場合、信頼度閾値Ｆに対して、極大値Ｆ５はＦ＜Ｆ５であり、かつ、最も大きな値の極大値なので第１境界位置として検出できる。しかし、極大値Ｆ６，Ｆ７は、Ｆ＞Ｆ６，Ｆ＞Ｆ７となるため、境界位置として検出されない。即ち、ステップＳＡ８においては、第１境界位置しか検出されない場合がある。無論、極大値Ｆ６，Ｆ７が、Ｆ＜Ｆ６，Ｆ＜Ｆ７となる場合も、発生する。
【００３５】
そこで、境界位置算出部６ｄは、検出した境界位置が２個であるか否かを判定する。検出された境界位置の個数が２個で無い場合（不足又は過多の場合）、ステップＳＡ１０に進み、２個の場合にはステップＳＡ１１に進む。
【００３６】
ステップＳＡ１０：  検出された境界位置の個数が２個で無い場合、ステップＳＡ５において行った合焦度算出方法と異なる方法を用いて合焦度算出を行う。
【００３７】
例えば、先の述べた合焦度算出においては、第１合焦度算出方法により合焦度を算出した。これに対して、ステップＳＡ１０においては第１合焦度算出方法と異なる高周波成分と低周波成分とを用いた第２合焦度算出方法により合焦度を算出する。
【００３８】
第２合焦度算出方法においては、撮影画像における各画素の輝度値と、この画素に隣接する画素の輝度値との差分値を合計する方法や各画素に図６に示すような５ｘ５のシンボルフィルタ２０ｂを用いたフィルタリング処理の結果を合計する方法が用いられて、合焦度が算出される。これにより、撮影画像が暗く、明暗が不明瞭な場合でも的確に合焦度が再算出できる。
【００３９】
なお、第２合焦度算出方法を最初から用いるならば、合焦度の再算出は不要となる。しかし、第２合焦度算出方法は、大きな処理負荷を必要とするため、膜厚測定装置１における処理速度の低下の要因となる。そこで、本発明では、処理負荷の小さい第１合焦度算出を用いて合焦度を算出する。そして、検出された合焦度の極大値に対する信頼度が低く、第２境界位置を検出することができない場合に、第２合焦度算出方法を用いて合焦度を算出する。
【００４０】
合焦度再算出処理は、最初の合焦度算出により算出された最も信頼度の高い境界位置を基準に設定された範囲に対して合焦度算出を行う。このとき最も信頼度の高い境界位置は、レジスト膜１１の表面に対応する第１境界位置と考えられ、第１境界位置から予想される基材１２の表面位置を含む範囲にする。以下、この範囲を再算出範囲と記載する。このように合焦度の再算出範囲を狭くすることにより、合焦度再算出処理に要する処理時間の短縮を行う。
【００４１】
図７は、最初に合焦度算出した際に得られた合焦度曲線Ｗ３と、合焦度再算出して得られた合焦度曲線Ｗ４とを対比した図である。なお、図７において再算出範囲は、Ｐａ−Ｐａ’の場合を例示する。
【００４２】
同図に示すように同じ撮影位置Ｐ８において合焦度曲線Ｗ３と合焦度曲線Ｗ４は共にピークを持っている。このことは、少なくともＰ８の撮影位置で焦点が一致する物が存在することを意味する。この物は、異物かもしれない。しかし、その極大値Ｆ８，Ｆ８’は異なる値であり、かつ、Ｆ８＜Ｆ８’である。そして、信頼度閾値Ｆに対して、Ｆ＜Ｆ８’となっていることから、極大値Ｆ８’は基材１２の表面位置に対応している第２境界位置と判断できる。
【００４３】
なお、再度合焦度算出しても２個の境界位置が算出できない場合には、再々度の合焦度算出を行ったり、ステージ７の表面をＸ−Ｙ面としたとき、異なるＸ−Ｙ値の点に移動して測定をやり直したりすることも可能である。
【００４４】
ステップＳＡ１１：  このようにして、第１境界位置及び第２境界位置が算出されると、膜厚算出部６ｅは、第１境界位置と第２の境界位置との差分値をレジスト膜１１の膜厚として算出する。
【００４５】
以上説明したように、最初の境界位置の算出手順において検出された境界位置の個数に過不足がある場合、合焦度算出方法を変更して、再度境界位置を検出する。これにより、基材１２の表面位置に対応する第２境界位置が正確に検出することが可能になり、レジスト膜１１の膜厚測定に対する測定精度及び信頼性が向上する。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては同一符号を付して、説明を適宜省略する。
【００４６】
第１の実施形態においては、測定範囲の全ての範囲に対して合焦度を算出して合焦度曲線を求め、この合焦度曲線の極大値を全て検出した。これに対して、本実施形態では、測定範囲を２つの範囲に分けて行う。
【００４７】
かかる処理を行うための前提は、基板８の厚みが想定されていることである。この場合は、図９に示すように、レジスト膜１１の膜内に仮想点Ｋを設定する。仮想点Ｋの位置は、基材１２の厚みをＤとしたとき、ステージ７の表面から（Ｄ＋δ１）の位置である。ここで、δ１は基材１２の表面からの仮想点Ｋの位置である。
【００４８】
そして、レジスト膜１１の表面を含む領域Ａの撮影データに対して、第１合焦度算出方法を適用して合焦度を算出して、この合焦度から第１境界位置を算出する。次に、基材１２の表面を含む領域Ｂの撮影データに対して、第２合焦度算出方法を適用して合焦度を算出して、この合焦度から第２境界位置を算出する。
【００４９】
図８は、このような処理手順を示すフローチャートである。
【００５０】
ステップＳＡ１〜ステップＳＡ４：  先ず、撮影部２を開始位置に移動させ、撮影を開始する。そして、撮影部２が撮影終了位置に達するまで、撮影を行う。
【００５１】
ステップＳＢ１：  次に、撮影開始位置から仮想点Ｋの位置までの領域Ａにおける撮影データから第１合焦度算出方法を用いて合焦度を算出する。
【００５２】
ステップＳＡ６〜ステップＳＡ８：  そして、算出された合焦度による合焦度曲線の極大値を検出し、その信頼度を算出する。信頼度の最も大きい極大値に対応する撮影位置を第１境界位置として検出する。
【００５３】
ステップＳＢ２：  なお、ステップＳＡ８において、信頼度が信頼度閾値より小さいために、第１境界位置が検出されないこともある。そこで、境界位置算出部６ｄは、第１境界位置が算出できたか否かの判断を行う。第１境界位置が検出できなかった場合には、ステップＳＡ１０に進み、第１境界位置が検出できた場合には、ステップＳＢ３に進む。
【００５４】
ステップＳＡ１０：  第１境界位置が検出できなかった場合は、合焦度算出方法を変更して第２合焦度算出方法を用いて撮影開始位置から仮想点Ｋの位置までの撮影データから合焦度を再算出して、ステップＳＡ６に戻る。
【００５５】
ステップＳＢ３：  一方、ステップＳＢ２で第１境界位置が検出できた場合は、残りの領域Ｂにおける撮影データに対して第２合焦度算出方法を適用して合焦度を算出する。
【００５６】
ステップＳＢ４〜ステップＳＢ６：  第２合焦度算出方法により算出された合焦度の曲線から極大値の検出、信頼度の算出、境界位置の算出を行う。このとき算出された境界位置を第２境界位置とする。
【００５７】
ステップＳＡ１１：  膜厚算出部６ｅは、第１境界位置と第２境界位置との差分値を算出して、レジスト膜１１の膜厚を算出する。
【００５８】
以上により、基材１２の位置に対応する第２境界位置が正確に検出することが可能になり、レジスト膜１１厚の信頼性が向上する。また、第１合焦度算出方法を適用して第１境界位置が検出できなかった場合に第２合焦度算出方法を適用して第１境界位置を検出するので、この第１境界位置を効率的に検出することができるようになる。
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては同一符号を付して、説明を適宜省略する。
【００５９】
第１の実施形態においては、信頼度閾値より大きな値の信頼度を持つ合焦度曲線の極大値は２個であることを前提に説明した。しかし、ノイズ等により、このような極大値が複数算出されることがある。図１０は、このような場合の合焦度曲線を例示した図である。
【００６０】
図１０において、撮影位置Ｐ１１の位置の極大値はノイズにより発生したとする。この撮影位置Ｐ１１に対する合焦度Ｆ１１は、極大値を持ち、かつ、信頼度閾値Ｆより大きい。このため、境界位置と誤判断することがある。そこで、基材１２の表面位置が予想される範囲（以下、存在予想範囲と記載する）を設定し、この存在予想範囲に境界位置が位置しているか否かを判断する。これにより、ノイズ等により信頼度閾値を超える信頼度を持つ極大値が算出された場合でも、適正に境界位置であるか否かが判断できる。
【００６１】
なお、レジスト膜１１の膜厚及び、基材１２の厚さの概略値について予め知見している場合がある。このような場合は、図１１に示すように、レジスト膜１１の膜厚をＤａ、基材１２の厚さをＤとして、撮影範囲Ｚを（Ｄ−δ）＜Ｚ＜（Ｄ＋Ｄａ＋δ）に限定してもよい。ここで、δは、撮影範囲のマージンである。これにより、撮影範囲が制限されるので、撮影時間及び境界位置算出時間の削減が可能になる。従って、効率よく、信頼性の高いレジスト膜厚の測定が可能になる。
【００６２】
また、図１２に示すように、撮影範囲を基材１２の表面とレジスト膜１１の表面の近傍領域に限定して撮影することも可能である。このとき、第１の撮影範囲Ｚ１を（Ｄ−δ）＜Ｚ１＜（Ｄ＋δ）とし、第２の撮影範囲Ｚ２を（Ｄ＋Ｄａ−δ）＜Ｚ１＜（Ｄ＋Ｄａ＋δ）とする。これにより、上述したノイズ等により誤判定を起こし易い領域に対応した撮影が省略でき、かつ、膜厚測定処理が省略できるので、効率的に信頼性の高いレジスト膜厚の測定が可能になる。
【００６３】
なお、上述した各実施形態においては、全ての撮影終了後に合焦度算出処理を行っているが、本発明はこれに限定されない。例えば、撮影と並行して合焦度算出処理を行っても良い。このような並行処理を行うことにより、処理時間の短縮が可能になる。
【符号の説明】
【００６４】
１  膜厚測定装置
２  撮影部
３  制御部
４  位置駆動検出部
５  光源部
６  膜厚演算部
６ａ  合焦度算出部
６ｂ  極大値検出部
６ｃ  信頼度算出判断部
６ｄ  境界位置算出部
６ｅ  膜厚算出部
７  ステージ
８  基板
１１  レジスト膜（透光性膜）
１２  基材
１３  回路パターン
【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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