特開 2023-155400 光学測定装置および光学測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023155400

(43)【公開日】2023-10-20

(54)【発明の名称】光学測定装置および光学測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/06 20060101AFI20231013BHJP

【ＦＩ】

G01B11/06 101Z

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023139645

(22)【出願日】2023-08-30

(62)【分割の表示】P 2019193275の分割

【原出願日】2019-10-24

(71)【出願人】

【識別番号】000206967

【氏名又は名称】大塚電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000682

【氏名又は名称】弁理士法人ワンディ－ＩＰパ－トナ－ズ

(72)【発明者】

【氏名】田口 都一

(57)【要約】

【課題】より正確に測定対象物の透過率または反射率を測定する。
【解決手段】対象領域へ複数波長を含む照射光を直線状に照射する照射光学系と、対象領域への照射光の照射により対象領域から生じる透過光または反射光である測定光を受光する受光光学系と、受光光学系における測定光の受光結果に基づいて、受光スペクトルを生成し、生成した受光スペクトルに基づいて、測定領域に配置される測定対象物の波長ごとの透過率または反射率を算出する算出部とを備え、算出部は、測定対象物が存在しないときの測定領域から生じる測定光に基づく第１の基準スペクトル、非測定領域から生じる測定光に基づく第２の基準スペクトル、および測定対象物が存在するときの測定領域から生じる測定光に基づく測定スペクトルに基づいて、測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定領域と、前記測定領域とは異なる領域である非測定領域とを含む対象領域へ、複数波長を含む照射光を直線状に照射する照射光学系と、
前記対象領域への前記照射光の照射により前記対象領域から生じる透過光または反射光である測定光を受光する受光光学系と、
前記受光光学系における前記測定光の受光結果に基づいて、前記対象領域における位置ごとの、波長と前記測定光の強度との関係である受光スペクトルを生成し、生成した前記受光スペクトルに基づいて、前記測定領域に配置される測定対象物の波長ごとの透過率または反射率を算出する算出部とを備え、
前記算出部は、前記測定対象物が存在しないときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第１の基準スペクトル、前記非測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第２の基準スペクトル、および前記測定対象物が存在するときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである測定スペクトルに基づいて、前記測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出する、光学測定装置。

【請求項2】

前記第２の基準スペクトルは、前記測定領域に前記測定対象物が存在しないときの前記非測定領域から生じる前記測定光に基づいて、前記算出部によって予め生成されたスペクトルであり、
前記算出部は、前記測定領域に前記測定対象物が存在するときの前記非測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである参照スペクトルにさらに基づいて、前記測定対象物の前記透過率スペクトルまたは前記反射率スペクトルを算出する、請求項１に記載の光学測定装置。

【請求項3】

前記参照スペクトルおよび前記測定スペクトルは、それぞれ、前記測定領域に前記測定対象物が存在するときの同じタイミングにおいて前記受光光学系によって受光された、前記非測定領域から生じる前記測定光および前記測定領域から生じる前記測定光に基づいて、前記算出部によって生成されたスペクトルである、請求項２に記載の光学測定装置。

【請求項4】

前記第１の基準スペクトルおよび前記第２の基準スペクトルは、それぞれ、前記測定領域に前記測定対象物が存在する前の同じタイミングにおいて前記受光光学系によって受光された、前記測定領域から生じる前記測定光および前記非測定領域から生じる前記測定光に基づいて、前記算出部によって生成されたスペクトルである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学測定装置。

【請求項5】

前記算出部は、前記測定対象物が存在しないときの前記測定領域における複数の位置から生じる前記測定光にそれぞれ基づく複数の前記第１の基準スペクトル、前記第２の基準スペクトル、および前記複数の位置から生じる前記測定光にそれぞれ基づく複数の前記測定スペクトルに基づいて、前記測定対象物の前記透過率スペクトルまたは前記反射率スペクトルを算出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学測定装置。

【請求項6】

測定領域と、前記測定領域とは異なる領域である非測定領域とを含む対象領域へ、複数波長を含む照射光を直線状に照射するステップと、
前記対象領域への前記照射光の照射により前記対象領域から生じる透過光または反射光である測定光を受光するステップと、
前記測定光の受光結果に基づいて、前記対象領域における位置ごとの、波長と前記測定光の強度との関係である受光スペクトルを生成し、生成した前記受光スペクトルに基づいて、前記測定領域に配置される測定対象物の波長ごとの透過率または反射率を算出するステップとを含み、
前記透過率または前記反射率を算出するステップにおいては、前記測定対象物が存在しないときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第１の基準スペクトル、前記非測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第２の基準スペクトル、および前記測定対象物が存在するときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである測定スペクトルに基づいて、前記測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出する、光学測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学測定装置および光学測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、測定対象物へのライン光の照射によって測定対象物から生じる透過光または反射光に基づいて、測定対象物の透過率または反射率を測定することにより、たとえば測定対象物の膜厚分布を測定する技術が知られている。

【0003】

たとえば、特許文献１（特開２０１７－１４６２８８号公報）には、以下のような膜厚分布測定方法が開示されている。すなわち、膜厚分布測定方法は、基板の表面上に形成された少なくとも１層の薄膜を有する薄膜付ウェーハの前記薄膜の膜厚分布をライン光源を用いた反射分光法によって測定する膜厚分布測定方法であって、前記ライン光源として、前記薄膜付ウェーハの直径より長い光源を有するライン光源を用い、前記ライン光源から照射される線状の光で前記薄膜付ウェーハの表面を走査して反射光を検出する際に、同時に、リファレンスに前記線状の光の一部を照射し、その反射光も検出する工程と、該リファレンスからの反射光強度を用いて前記薄膜付ウェーハからの反射光強度を補正する工程と、該補正された薄膜付ウェーハの反射光強度から、前記膜厚分布を算出する工程とを含む。

【0004】

また、特許文献２（特開２０１５－１７８０４号公報）には、以下のような膜厚分布測定方法が開示されている。すなわち、膜厚分布測定方法は、基板の表面上に形成された少なくとも１つの薄膜を有する薄膜付ウェーハの前記薄膜の膜厚分布をライン光源を用いた反射分光法によって測定する膜厚分布測定方法であって、前記薄膜付ウェーハ上のライン光源方向の各点における入射角を補正する下記の第１の工程、第２の工程、及び第３の工程と、前記補正された入射角を用いて前記薄膜付ウェーハの薄膜の膜厚分布を測定する第４の工程を有し、前記第１の工程において、予め分かっている膜厚の薄膜を有する薄膜付ウェーハを用いて、該薄膜付ウェーハの中心の反射率を測定し、該測定した反射率と前記予め分かっている膜厚からウェーハ中心における補正された入射角を算出し、前記第２の工程において、前記第１の工程で用いた前記薄膜付ウェーハの薄膜と同じ材質の薄膜を有する前記膜厚分布の測定対象の薄膜付ウェーハと、前記算出したウェーハ中心における補正された入射角を用い、該薄膜付ウェーハを前記ライン光源に垂直なウェーハ面内方向に移動させながら、前記ライン光源の中心位置でのウェーハ中心線に沿った領域の膜厚分布を測定し、前記第３の工程において、前記第２の工程後の薄膜付ウェーハを９０°回転させた後、前記第２の工程で測定した領域の反射率分布を前記ライン光源方向の各点において測定し、該測定した反射率分布と前記第２の工程で測定した膜厚分布から前記ライン光源方向の各点における補正された入射角を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１４６２８８号公報

【特許文献2】特開２０１５－１７８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このような特許文献１および特許文献２の技術を超えて、より正確に測定対象物の透過率または反射率を測定可能とする技術が望まれる。

【0007】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、より正確に測定対象物の透過率または反射率を測定することができる光学測定装置および光学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】

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる光学測定装置は、測定領域と、前記測定領域とは異なる領域である非測定領域とを含む対象領域へ、複数波長を含む照射光を直線状に照射する照射光学系と、前記対象領域への前記照射光の照射により前記対象領域から生じる透過光または反射光である測定光を受光する受光光学系と、前記受光光学系における前記測定光の受光結果に基づいて、前記対象領域における位置ごとの、波長と前記測定光の強度との関係である受光スペクトルを生成し、生成した前記受光スペクトルに基づいて、前記測定領域に配置される測定対象物の波長ごとの透過率または反射率を算出する算出部とを備え、前記算出部は、前記測定対象物が存在しないときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第１の基準スペクトル、前記非測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第２の基準スペクトル、および前記測定対象物が存在するときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである測定スペクトルに基づいて、前記測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出する。

【0009】

このように、測定対象物が存在しないときの測定領域からの測定光に基づく第１の基準スペクトル、非測定領域からの測定光に基づく第２の基準スペクトル、および測定対象物が存在するときの測定領域からの測定光に基づく測定スペクトルに基づいて、測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出する構成により、たとえば、測定対象物を測定領域に配置する前と配置した後との時間差による照射光強度および受光感度の時間的変化、測定領域と非測定領域との照射位置の相違に起因する照射光強度および受光感度のばらつき等の影響を考慮して、測定スペクトルから透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出することができる。したがって、より正確に測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを測定することができる。

【0010】

（２）好ましくは、前記第２の基準スペクトルは、前記測定領域に前記測定対象物が存在しないときの前記非測定領域から生じる前記測定光に基づいて、前記算出部によって予め生成されたスペクトルであり、前記算出部は、前記測定領域に前記測定対象物が存在するときの前記非測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである参照スペクトルにさらに基づいて、前記測定対象物の前記透過率スペクトルまたは前記反射率スペクトルを算出する。

【0011】

このような構成により、たとえば、第１の基準スペクトル、第２の基準スペクトルおよび参照スペクトルに基づいて、測定スペクトルを生成すべきタイミングにおいて測定領域に測定対象物が存在しなかったと仮定した場合に生成される受光スペクトルをより正確に推定し、推定した受光スペクトルに基づいて、より正確に透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出することができる。

【0012】

（３）より好ましくは、前記参照スペクトルおよび前記測定スペクトルは、それぞれ、前記測定領域に前記測定対象物が存在するときの同じタイミングにおいて前記受光光学系によって受光された、前記非測定領域から生じる前記測定光および前記測定領域から生じる前記測定光に基づいて、前記算出部によって生成されたスペクトルである。

【0013】

このような構成により、たとえば、参照スペクトルを生成するタイミングと測定スペクトルを生成するタイミングとの時間差による照射光強度および受光感度の時間的変化の影響を小さくすることができるため、このような参照スペクトルを用いて、より正確に透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出することができる。

【0014】

（４）好ましくは、前記第１の基準スペクトルおよび前記第２の基準スペクトルは、それぞれ、前記測定領域に前記測定対象物が存在する前の同じタイミングにおいて前記受光光学系によって受光された、前記測定領域から生じる前記測定光および前記非測定領域から生じる前記測定光に基づいて、前記算出部によって生成されたスペクトルである。

【0015】

このような構成により、たとえば、第１の基準スペクトルを生成するタイミングと第２の基準スペクトルを生成するタイミングとの時間差による照射光強度および受光感度の時間的変化の影響を小さくすることができるため、このような第１の基準スペクトルおよび第２の基準スペクトルを用いて、より正確に透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出することができる。

【0016】

（５）好ましくは、前記算出部は、前記測定対象物が存在しないときの前記測定領域における複数の位置から生じる前記測定光にそれぞれ基づく複数の前記第１の基準スペクトル、前記第２の基準スペクトル、および前記複数の位置から生じる前記測定光にそれぞれ基づく複数の前記測定スペクトルに基づいて、前記測定対象物の前記透過率スペクトルまたは前記反射率スペクトルを算出する。

【0017】

このような構成により、測定領域における測定対象物の透過率分布または反射率分布を測定することができる。

【0018】

（６）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる光学測定方法は、測定領域と、前記測定領域とは異なる領域である非測定領域とを含む対象領域へ、複数波長を含む照射光を直線状に照射するステップと、前記対象領域への前記照射光の照射により前記対象領域から生じる透過光または反射光である測定光を受光するステップと、前記測定光の受光結果に基づいて、前記対象領域における位置ごとの、波長と前記測定光の強度との関係である受光スペクトルを生成し、生成した前記受光スペクトルに基づいて、前記測定領域に配置される測定対象物の波長ごとの透過率または反射率を算出するステップとを含み、前記透過率または前記反射率を算出するステップにおいては、前記測定対象物が存在しないときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第１の基準スペクトル、前記非測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第２の基準スペクトル、および前記測定対象物が存在するときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである測定スペクトルに基づいて、前記測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出する。

【0019】

このように、測定対象物が存在しないときの測定領域からの測定光に基づく第１の基準スペクトル、非測定領域からの測定光に基づく第２の基準スペクトル、および測定対象物が存在するときの測定領域からの測定光に基づく測定スペクトルに基づいて、測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出する方法により、たとえば、測定対象物を測定領域に配置する前と配置した後との時間差による照射光強度および受光感度の時間的変化、測定領域と非測定領域との照射位置の相違に起因する照射光強度および受光感度のばらつき等の影響を考慮して、測定スペクトルから透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出することができる。したがって、より正確に測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを測定することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、より正確に測定対象物の透過率または反射率を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置における受光光学系の構成を示す図である。

【図4】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置における処理装置の構成を示す図である。

【図5】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第１の基準スペクトルの一例を示す図である。

【図6】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第２の基準スペクトルの一例を示す図である。

【図7】図７は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第１の基準スペクトルの他の例を示す図である。

【図8】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第２の基準スペクトルの他の例を示す図である。

【図9】図９は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第１の基準スペクトルと第２の基準スペクトルとの強度比を示す図である。

【図10】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される透過率スペクトルを示す図である。

【図11】図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置において測定対象物の透過率スペクトルを算出する際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。

【図12】図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。

【図13】図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。

【図14】図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。

【図15】図１５は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

【0023】

＜第１の実施の形態＞
［光学測定装置］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。

【0024】

図１を参照して、光学測定装置１０１は、照射光学系１０と、受光光学系２０と、処理装置３０と、ベース部材４と、支持部材６とを備える。ベース部材４および支持部材６は、受光光学系２０を固定する。なお、光学測定装置１０１は、ベース部材４および支持部材６を備える構成に限定されず、ベース部材４および支持部材６の代わりに、またはベース部材４および支持部材６に加えて、受光光学系２０を固定するための他の部材を備える構成であってもよい。

【0025】

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。図２は、光学測定装置１０１の測定対象である測定対象物Ｓが配置された状態を示している。

【0026】

図２を参照して、光学測定装置１０１は、測定領域Ｒ１に配置される、フィルム等の測定対象物Ｓの透過率を測定する。

【0027】

たとえば、光学測定装置１０１は、測定対象物Ｓの製造ラインにおいて、測定領域Ｒ１を通って搬送される測定対象物Ｓ上の、複数の測定位置Ｍにおける透過率スペクトルを自動で測定する。すなわち、光学測定装置１０１は、測定対象物Ｓ上の複数の測定位置Ｍにおける透過率スペクトルをインラインで測定する。

【0028】

より詳細には、光学測定装置１０１は、たとえば周期的に透過率測定を行うことにより、搬送される測定対象物Ｓの測定位置Ｍにおける波長ごとの透過率を算出する。

【0029】

［照射光学系］
照射光学系１０は、測定領域Ｒ１と、測定領域Ｒ１とは異なる領域である非測定領域Ｒ２とを含む対象領域Ｒへ、複数波長を含む照射光を直線状に照射する。

【0030】

より詳細には、照射光学系１０は、直線状の領域である測定領域Ｒ１と、測定領域Ｒ１の長手方向の端部において当該測定領域Ｒ１に隣接する非測定領域Ｒ２とを含む対象領域Ｒへ照射光を照射する。

【0031】

照射光学系１０は、光源１１と、ラインライトガイド１２とを含む。

【0032】

光源１１は、複数波長を含む光を出射する。光源１１が出射する光のスペクトルは、連続スペクトルであってもよいし、線スペクトルであってもよい。光源１１が出射する光の波長は、測定対象物Ｓから取得すべき波長情報の範囲等に応じて設定される。光源１１は、たとえばハロゲンランプである。

【0033】

ラインライトガイド１２は、光源１１から出射される光を受けて、受けた光をライン状の開口部から出射することにより、対象領域Ｒに照射光を直線状に照射する。ラインライトガイド１２における照射光の出射面には、たとえば、光量ムラを抑制するための拡散部材等が配置される。ラインライトガイド１２は、測定対象物Ｓが搬送される面の直下に配置される。

【0034】

たとえば、照射光学系１０は、測定対象物Ｓの透過率スペクトルのインライン測定を行う場合、測定タイミングにおいて対象領域Ｒへ照射光を照射する一方、測定タイミング以外のタイミングにおいて対象領域Ｒへの照射光の照射を停止する。なお、照射光学系１０は、測定タイミングに関わらず、継続的に対象領域Ｒへ照射光を照射する構成であってもよい。

【0035】

［受光光学系］
受光光学系２０は、対象領域Ｒへの照射光の照射により対象領域Ｒから生じる透過光である測定光を受光する。

【0036】

受光光学系２０は、対物レンズ２１と、イメージング分光器２２と、撮像部２３とを含む。

【0037】

受光光学系２０は、測定対象物Ｓを挟んで、ラインライトガイド１２と対向する位置に配置される。

【0038】

受光光学系２０は、ラインライトガイド１２から出射された照射光のうち、対象領域Ｒを透過した透過光を測定光として受光する。具体的には、受光光学系２０は、ラインライトガイド１２から出射された照射光のうち、測定領域Ｒ１に配置された測定対象物Ｓの透過光を受光する。

【0039】

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置における受光光学系の構成を示す図である。

【0040】

図３を参照して、イメージング分光器２２は、スリット２２１と、第１レンズ２２２と、回折格子２２３と、第２レンズ２２４とを有する。スリット２２１、第１レンズ２２２、回折格子２２３および第２レンズ２２４は、対物レンズ２１側からこの順に配置される。

【0041】

撮像部２３は、２次元の受光面を有する撮像素子２３１により構成される。このような撮像素子２３１は、たとえば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサである。撮像部２３は、イメージング分光器２２から受光した測定光に基づいて、２次元画像Ｐを生成する。撮像部２３によって生成される２次元画像Ｐは、波長情報および位置情報を含む。

【0042】

対物レンズ２１は、対象領域Ｒからの測定光を収束してイメージング分光器２２へ導く。

【0043】

イメージング分光器２２におけるスリット２２１は、対物レンズ２１を介して自己へ入射した測定光のビーム断面を所定形状に整形する。スリット２２１の長手方向の長さは、対象領域Ｒの長さに応じた長さに設定され、スリット２２１の短手方向の幅は回折格子２２３の分解能等に応じて設定される。

【0044】

イメージング分光器２２における第１レンズ２２２は、スリット２２１を通過した測定光を平行光に変換し、変換後の測定光を回折格子２２３へ導く。第１レンズ２２２は、たとえばコリメートレンズである。

【0045】

イメージング分光器２２における回折格子２２３は、測定光を当該測定光の長手方向とは直交する方向に波長展開（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）する。より詳細には、回折格子２２３は、スリット２２１を通過してきたライン状の測定光を、ライン方向とは直交する方向に波長展開すなわち分光する。

【0046】

イメージング分光器２２における第２レンズ２２４は、回折格子２２３によって波長展開された測定光を、波長情報および位置情報を反映した２次元的な光学スペクトルとして撮像部２３における撮像素子２３１の受光面に結像する。

【0047】

撮像部２３は、撮像素子２３１の受光面に結像された２次元画像Ｐを示す２次元画像データを、受光光学系２０における受光結果として処理装置３０へ送信する。

【0048】

以下では、２次元画像Ｐにおける図３中のＤ１方向を「位置方向」と称し、位置方向と直交する方向であるＤ２方向を「波長方向」と称する。位置方向における各点は、対象領域Ｒ上の各測定点Ｘに対応する。波長方向における各点は、対応する測定点Ｘからの測定光の波長に対応する。また、撮像素子２３１の受光面は、波長方向の分解能としてｍチャネルを有し、位置方向の分解能としてｎチャネルを有しているものとする。ｎは、たとえば１２００である。

【0049】

［処理装置］
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置における処理装置の構成を示す図である。

【0050】

図４を参照して、処理装置３０は、受信部３１と、算出部３２と、記憶部３３とを含む。

【0051】

受信部３１は、受光光学系２０における撮像部２３から２次元画像データを受信し、受信した２次元画像データを記憶部３３に保存する。

【0052】

算出部３２は、受光光学系２０における測定光の受光結果に基づいて、対象領域Ｒにおける位置ごとの、波長λと測定光の強度との関係である受光スペクトルＳ（λ）を生成する。そして、算出部３２は、生成した受光スペクトルＳ（λ）に基づいて、測定領域Ｒ１に配置される測定対象物Ｓの波長ごとの透過率を算出する。

【0053】

より詳細には、算出部３２は、記憶部３３に保存された２次元画像データに基づいて、受光スペクトルＳ（λ）を生成し、生成した受光スペクトルＳ（λ）に基づいて、測定対象物Ｓの波長λごとの透過率を算出する。

【0054】

算出部３２は、測定対象物Ｓが存在しないときの測定領域Ｒ１から生じる測定光に基づく受光スペクトルＳ（λ）である第１の基準スペクトルＳｔ１（λ）、非測定領域Ｒ２から生じる測定光に基づく受光スペクトルＳ（λ）である第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）、および測定対象物Ｓが存在するときの測定領域Ｒ１から生じる測定光に基づく受光スペクトルＳ（λ）である測定スペクトルＳｔｍ（λ）に基づいて、測定対象物Ｓの透過率スペクトルを算出する。

【0055】

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第１の基準スペクトルの一例を示す図である。図５において、横軸は波長であり、縦軸は強度である。図５は、測定領域Ｒ１上のｎ個の各測定点Ｘから生じる透過光に基づく第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）を示している。

【0056】

図５を参照して、算出部３２は、測定対象物Ｓが存在しないときの測定領域Ｒ１における複数の位置すなわち測定点Ｘから生じる測定光にそれぞれ基づく複数の第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）を生成する。

【0057】

そして、算出部３２は、生成した複数の第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）、および複数の測定点Ｘから生じる測定光にそれぞれ基づく複数の測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの透過率スペクトルを算出する。

【0058】

たとえば、算出部３２は、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）および測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの測定位置Ｍにおける透過率分布を算出する。

【0059】

より詳細には、算出部３２は、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）をリファレンスデータとして用いて、リファレンスデータおよび測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの測定位置Ｍにおける透過率分布を算出する。

【0060】

図６は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第２の基準スペクトルの一例を示す図である。図６において、横軸は波長であり、縦軸は強度である。図６は、非測定領域Ｒ２から生じる透過光に基づく第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）を示している。

【0061】

たとえば、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在しないときの非測定領域Ｒ２から生じる測定光に基づいて、算出部３２によって予め生成されたスペクトルである。

【0062】

たとえば、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）は、それぞれ、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在する前の同じタイミングにおいて受光光学系２０によって受光された、測定領域Ｒ１から生じる測定光および非測定領域Ｒ２から生じる測定光に基づいて、算出部３２によって生成されたスペクトルである。

【0063】

より詳細には、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在しない状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において受光された、測定領域Ｒ１からの透過光および非測定領域Ｒ２からの透過光に基づいて、算出部３２によってそれぞれ生成されたスペクトルである。

【0064】

たとえば、算出部３２は、測定対象物Ｓの透過率分布のインライン測定を開始する前であって、かつ測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが配置されていない状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において同じタイミングで受光された、測定領域Ｒ１からの透過光および非測定領域Ｒ２からの透過光に基づいて、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）を生成する。

【0065】

ここで、算出部３２により生成される受光スペクトルＳ（λ）は、照射光学系１０からの照射光の照射位置に応じた照射光強度のばらつき、および撮像素子２３１の受光位置における感度のばらつき等の影響を受ける。

【0066】

したがって、図５および図６を参照して、たとえば第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｘ１）および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）は、上記照射光強度のばらつきおよび上記感度のばらつき等の影響により互いに異なる。

【0067】

また、照射光学系１０からの照射光の強度、および受光光学系２０における受光感度は、経時的すなわち時間的に変動する。

【0068】

図７は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第１の基準スペクトルの他の例を示す図である。図７において、横軸は波長であり、縦軸は強度である。図７中の破線は、図５における、測定点ｘ１に対応する第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｘ１）を示しており、図７中の実線は、図５の第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｘ１）の測定タイミングとは異なるタイミングで測定された第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｘ１）を示している。

【0069】

図８は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第２の基準スペクトルの他の例を示す図である。図８において、横軸は波長であり、縦軸は強度である。図７中の破線は、図６における第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）を示しており、図８中の実線は、図６の第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）の測定タイミングとは異なるタイミングで測定された第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）を示している。

【0070】

図７を参照して、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｘ１）の強度は、上述した照射光の強度の経時変化および受光感度の経時変化等の影響により、測定タイミングに応じて変動する。

【0071】

また、図８を参照して、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）の強度は、上述した照射光の強度の経時変化および受光感度の経時変化等の影響により、測定タイミングに応じて変動する。

【0072】

したがって、たとえば、長尺状の測定対象物Ｓを搬送しながら、当該測定対象物Ｓの透過率分布を長時間に亘ってインラインで測定する場合、インライン測定を開始する前に生成した第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）、ならびにインライン測定中に生成した測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）に基づいて透過率スペクトルを算出する方法では、上述した照射光の強度の経時変化および受光感度の経時変化等の影響により、算出される透過率スペクトルにばらつきが生じる場合がある。

【0073】

そこで、算出部３２は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在するときの非測定領域Ｒ２から生じる測定光に基づく受光スペクトルである参照スペクトルＳｔｒ（λ）にさらに基づいて、測定対象物Ｓの透過率スペクトルを算出する。

【0074】

より詳細には、算出部３２は、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）を用いて、参照スペクトルＳｔｒ（λ）を補正することにより、受光スペクトルＳ（λ）のばらつきおよび変動が考慮された、測定領域Ｒ１における仮想的なリファレンスデータである仮想リファレンススペクトルＳｔｖ（λ，Ｘ）を生成する。そして、算出部３２は、生成した仮想リファレンススペクトルＳｔｖ（λ，Ｘ）および測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの透過率スペクトルを算出する。

【0075】

参照スペクトルＳｔｒ（λ）および測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）は、たとえば、それぞれ、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在するときの同じタイミングにおいて受光光学系２０によって受光された、非測定領域Ｒ２から生じる測定光および測定領域Ｒ１から生じる測定光に基づいて、算出部３２によって生成されたスペクトルである。

【0076】

より詳細には、参照スペクトルＳｔｒ（λ）および測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在する状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において受光された、非測定領域Ｒ２からの透過光および測定領域Ｒ１すなわち測定対象物Ｓからの透過光に基づいて、算出部３２によってそれぞれ生成されたスペクトルである。

【0077】

たとえば、算出部３２は、測定対象物Ｓの透過率分布のインライン測定を開始後であって、かつ測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが配置された状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において同じタイミングで受光された、非測定領域Ｒ２からの透過光および測定領域Ｒ１からの透過光に基づいて、参照スペクトルＳｔｒ（λ）および測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）を生成する。

【0078】

図９は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される第１の基準スペクトルと第２の基準スペクトルとの強度比を示す図である。図９において、横軸は波長であり、縦軸は強度比である。

【0079】

たとえば、記憶部３３は、インライン測定開始前のある時刻ｔ（ｔ＝ｔ０）において予め生成された、各測定点Ｘにおける波長λごとの、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｔ，Ｘ）と第２の基準スペクトルＳｔ２（λ，ｔ）との比率である強度比Ｐｔ（λ，Ｘ）を記憶している。強度比Ｐｔ（λ，Ｘ）は、以下の式（１）により表される。

【数1】

【0080】

算出部３２は、インライン測定開始後のある時刻ｔ（ｔ＝ｔ１）において測定スペクトルＳｔｍ（λ，ｔ，Ｘ）および参照スペクトルＳｔｒ（λ，ｔ）を生成すると、記憶部３３における強度比Ｐｔ（λ，Ｘ）を取得し、以下の式（２）で表される仮想リファレンススペクトルＳｔｖ（λ，ｔ，Ｘ）を用いて、以下の式（３）で表される、測定対象物Ｓの複数の測定点Ｘにおける透過率を示す透過率スペクトルＳＴ（λ，ｔ，Ｘ）を算出する。

【0081】

【数2】

【数3】

【0082】

図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置により生成される透過率スペクトルを示す図である。図１０において、横軸は波長であり、縦軸は透過率である。図１０中の実線は、仮想リファレンススペクトルＳｔｖ（λ，ｔ，Ｘ）および測定スペクトルＳｔｍ（λ，ｔ，Ｘ）に基づいて算出される透過率スペクトルＳＴ（λ，ｔ，Ｘ）を示しており、図１０中の破線は、比較例として、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｔ，Ｘ）および測定スペクトルＳｔｍ（λ，ｔ，Ｘ）に基づいて算出される透過率スペクトルを示している。

【0083】

図１０を参照して、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｔ，Ｘ）の代わりに仮想リファレンススペクトルＳｔｖ（λ，ｔ，Ｘ）を用いることにより、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｔ，Ｘ）を用いた場合に算出される透過率スペクトルとは異なる透過率スペクトルＳＴ（λ，ｔ，Ｘ）が算出される。

【0084】

たとえば、算出部３２は、算出した透過率スペクトルＳＴ（λ，ｔ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの各測定点Ｘにおける膜厚を示す膜厚分布を算出する。あるいは、算出部３２は、算出した透過率スペクトルＳＴ（λ，ｔ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの色相を算出する。

【0085】

［動作の流れ］
本発明の実施の形態に係る光学測定装置は、メモリを含むコンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算算出部は、以下のフローチャートおよびシーケンスの各ステップの一部または全部を含むプログラムを当該メモリから読み出して実行する。この装置のプログラムは、外部からインストールすることができる。この装置のプログラムは、記録媒体に格納された状態で流通する。

【0086】

図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定装置において測定対象物の透過率スペクトルを算出する際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。

【0087】

図１１を参照して、まず、光学測定装置１０１は、測定対象物Ｓの透過率分布のインライン測定を開始する前に、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓを配置していない状態において、測定領域Ｒ１と非測定領域Ｒ２とを含む対象領域Ｒへ複数波長を含む照射光を直線状に照射する（ステップＳ１０２）。

【0088】

次に、光学測定装置１０１は、対象領域Ｒへの照射光の照射による対象領域Ｒから生じる測定光すなわち透過光を受光する（ステップＳ１０４）。

【0089】

次に、光学測定装置１０１は、測定光の受光結果に基づいて、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｔ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ，ｔ）を生成する（ステップＳ１０６）。

【0090】

次に、光学測定装置１０１は、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｔ，Ｘ）と第２の基準スペクトルＳｔ２（λ，ｔ）との強度比Ｐｔ（λ，Ｘ）を算出し、算出した強度比Ｐｔ（λ，Ｘ）を記憶部３３に保存する。

【0091】

次に、光学測定装置１０１は、インライン測定の開始後、測定を行うべきタイミングである測定タイミングを待ち受け（ステップＳ１１０でＮＯ）、測定タイミングにおいて（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、対象領域Ｒへ照射光を直線状に照射する。具体的には、光学測定装置１０１は、測定対象物Ｓおよび非測定領域Ｒ２へ照射光を直線状に照射する（ステップＳ１１２）。

【0092】

次に、光学測定装置１０１は、対象領域Ｒへの照射光の照射による対象領域Ｒから生じる測定光すなわち透過光を受光する。具体的には、光学測定装置１０１は、測定対象物Ｓを透過する透過光および非測定領域Ｒ２からの透過光を受光する（ステップＳ１１４）。

【0093】

次に、光学測定装置１０１は、測定光の受光結果に基づいて、参照スペクトルＳｔｒ（λ，ｔ）および測定スペクトルＳｔｍ（λ，ｔ，Ｘ）を生成する（ステップＳ１１６）。

【0094】

次に、光学測定装置１０１は、参照スペクトルＳｔｒ（λ，ｔ）および強度比Ｐｔ（λ，Ｘ）を用いて算出される仮想リファレンススペクトルＳｔｖ（λ，ｔ，Ｘ）、ならびに測定スペクトルＳｔｍ（λ，ｔ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの測定位置Ｍにおける透過率スペクトルＳＴ（λ，ｔ，Ｘ）を算出する（ステップＳ１１８）。

【0095】

次に、光学測定装置１０１は、次の測定タイミングを待ち受ける（ステップＳ１１０でＮＯ）。

【0096】

なお、本発明の実施の形態に係る光学測定装置１０１では、照射光学系１０は、測定領域Ｒ１と、測定領域Ｒ１の長手方向の一方の端部において測定領域Ｒ１に隣接する非測定領域Ｒ２とを含む対象領域Ｒへ照射光を照射する構成であるとしたが、これに限定するものではない。照射光学系１０は、測定領域Ｒ１と、測定領域Ｒ１の長手方向の一方の端部において測定領域Ｒ１に隣接する非測定領域Ｒ２ａと、測定領域Ｒ１の長手方向の他方の端部において測定領域Ｒ１に隣接する非測定領域Ｒ２ｂとを含む対象領域Ｒへ照射光を照射する構成であってもよい。

【0097】

この場合、たとえば、算出部３２は、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）またはＳｔ２（λ，ｔ）として、非測定領域Ｒ２ａから生じる測定光に基づく受光スペクトルおよび非測定領域Ｒ２ｂから生じる測定光に基づく受光スペクトルとの平均値を算出する。また、たとえば、算出部３２は、参照スペクトルＳｔｒ（λ）またはＳｔｒ（λ，ｔ）として、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在するときの、非測定領域Ｒ２ａから生じる測定光に基づく受光スペクトルおよび非測定領域Ｒ２ｂから生じる測定光に基づく受光スペクトルの平均値を算出する。

【0098】

また、本発明の実施の形態に係る光学測定装置１０１では、算出部３２は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓを配置していない状態において、対象領域Ｒへの照射光の照射により受光された非測定領域Ｒ２からの透過光に基づいて、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）またはＳｔ２（λ，ｔ）を生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部３２は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓを配置した状態において、対象領域Ｒへの照射光の照射により受光された非測定領域Ｒ２からの透過光に基づいて、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）またはＳｔ２（λ，ｔ）を生成する構成であってもよい。すなわち、算出部３２は、たとえば測定対象物Ｓの透過率分布のインライン測定の開始後、参照スペクトルＳｔｒ（λ）またはＳｔｒ（λ，ｔ）の生成タイミングとは異なるタイミングにおいて、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）またはＳｔ２（λ，ｔ）を生成する構成であってもよい。

【0099】

また、本発明の実施の形態に係る光学測定装置１０１では、算出部３２は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが配置された状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において同じタイミングで受光された、非測定領域Ｒ２からの透過光および測定領域Ｒ１からの透過光に基づいて、参照スペクトルＳｔｒ（λ）またはＳｔｒ（λ，ｔ）、および測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）またはＳｔｍ（λ，ｔ，Ｘ）を生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部３２は、異なるタイミングにおいて受光光学系２０によって受光された透過光に基づいて、参照スペクトルＳｔｒ（λ）またはＳｔｒ（λ，ｔ）、および測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）またはＳｔｍ（λ，ｔ，Ｘ）を生成する構成であってもよい。

【0100】

また、本発明の実施の形態に係る光学測定装置１０１では、算出部３２は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが配置されていない状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において同じタイミングで受光された、測定領域Ｒ１からの透過光および非測定領域Ｒ２からの透過光に基づいて、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）またはＳｔ１（λ，ｔ，Ｘ）、および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）またはＳｔ２（λ，ｔ）を生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部３２は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが配置されていない状態であって、かつ異なるタイミングにおいて受光光学系２０によって受光された透過光に基づいて、第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）またはＳｔ１（λ，ｔ，Ｘ）、および第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）またはＳｔ２（λ，ｔ）を生成する構成であってもよい。

【0101】

また、本発明の実施の形態に係る光学測定装置１０１では、算出部３２は、測定領域Ｒ１における複数の測定点Ｘから生じる測定光にそれぞれ基づく複数の第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，Ｘ）またはＳｔ１（λ，ｔ，Ｘ）、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）またはＳｔ２（λ，ｔ）、および複数の測定点Ｘから生じる測定光にそれぞれ基づく複数の測定スペクトルＳｔｍ（λ，Ｘ）またはＳｔｍ（λ，ｔ，Ｘ）に基づいて、複数の測定点Ｘにおける測定対象物Ｓの透過率スペクトルＳＴ（λ，Ｘ）またはＳＴ（λ，ｔ，Ｘ）を算出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部３２は、測定領域Ｒ１における１つの位置ｘｊから生じる測定光に基づく第１の基準スペクトルＳｔ１（λ，ｘｊ）またはＳｔ１（λ，ｔ，ｘｊ）、第２の基準スペクトルＳｔ２（λ）またはＳｔ２（λ，ｔ）、および位置ｘｊから生じる測定光に基づく測定スペクトルＳｔｍ（λ，ｘｊ）またはＳｔｍ（λ，ｔ，ｘｊ）に基づいて、測定対象物Ｓの位置ｘｊにおける透過率スペクトルＳＴ（λ，ｘｊ）またはＳＴ（λ，ｔ，ｘｊ）を算出する構成であってもよい。

【0102】

次に、本開示の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0103】

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る光学測定装置１０１と比べて、対象領域Ｒへの照射光の照射により対象領域Ｒから生じる反射光を受光し、反射光の受光結果に基づいて、測定対象物Ｓの波長ごとの反射率スペクトルを生成する光学測定装置１０２に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る光学測定装置１０１と同様である。

【0104】

［光学測定装置］
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。

【0105】

図１２を参照して、光学測定装置１０２は、照射光学系１０と、受光光学系２０と、処理装置３０と、ベース部材４と、支持部材６とを備える。ベース部材４および支持部材６は、受光光学系２０を固定する。なお、光学測定装置１０２は、ベース部材４および支持部材６を備える構成に限定されず、ベース部材４および支持部材６の代わりに、またはベース部材４および支持部材６に加えて、受光光学系２０を固定するための他の部材を備える構成であってもよい。

【0106】

図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。図１３は、測定領域Ｒ１に反射板４１が配置され、非測定領域Ｒ２に反射板４０が配置された状態を示している。

【0107】

反射板４０，４１は、たとえば、ガラス板、Ｓｉ板またはアルミミラーである。たとえば、反射板４０の反射率および反射板４１の反射率は、略同一である。反射板４０および反射板４１は、一体化された１つの反射板であってもよい。

【0108】

図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。図１４は、光学測定装置１０２の測定対象である測定対象物Ｓが配置された状態を示している。

【0109】

図１４を参照して、光学測定装置１０２は、非測定領域Ｒ２に反射板４０が配置された状態で、測定領域Ｒ１に配置される測定対象物Ｓの反射率スペクトルを測定する。

【0110】

たとえば、光学測定装置１０２は、測定対象物Ｓの製造ラインにおいて、測定領域Ｒ１を通って搬送される測定対象物Ｓ上の、複数の測定位置Ｍにおける反射率スペクトルを自動で測定する。すなわち、光学測定装置１０２は、測定対象物Ｓ上の複数の測定位置Ｍにおける反射率スペクトルをインラインで測定する。

【0111】

より詳細には、光学測定装置１０２は、たとえば周期的に反射率測定を行うことにより、搬送される測定対象物Ｓの測定位置Ｍにおける波長ごとの反射率を算出する。

【0112】

［照射光学系］
照射光学系１０は、測定領域Ｒ１と、測定領域Ｒ１とは異なる領域である非測定領域Ｒ２とを含む対象領域Ｒへ、複数波長を含む照射光を直線状に照射する。

【0113】

照射光学系１０のラインライトガイド１２は、測定領域Ｒ１に配置される測定対象物Ｓへの照射光の入射角がθとなるように配置される。

【0114】

［受光光学系］
受光光学系２０は、対象領域Ｒへの照射光の照射により対象領域Ｒから生じる反射光である測定光を受光する。

【0115】

受光光学系２０は、測定対象物Ｓに関してラインライトガイド１２と同じ側であって、かつ、測定対象物Ｓにおける反射角がθの反射光を受光可能な位置に配置される。

【0116】

受光光学系２０は、ラインライトガイド１２から出射された照射光のうち、対象領域Ｒにおいて反射した反射光を測定光として受光する。具体的には、受光光学系２０は、ラインライトガイド１２から出射された照射光のうち、測定領域Ｒ１に配置された測定対象物Ｓの反射光を受光する。

【0117】

［処理装置］
処理装置３０における算出部３２は、受光光学系２０における測定光の受光結果に基づいて、対象領域Ｒにおける位置ごとの、波長λと測定光の強度との関係である受光スペクトルＳ（λ）を生成する。そして、算出部３２は、生成した受光スペクトルＳ（λ）に基づいて、測定領域Ｒ１に配置される測定対象物Ｓの波長ごとの反射率を算出する。

【0118】

より詳細には、算出部３２は、記憶部３３に保存された２次元画像データに基づいて、受光スペクトルＳ（λ）を生成し、生成した受光スペクトルＳ（λ）に基づいて、測定対象物Ｓの波長λごとの反射率を算出する。

【0119】

算出部３２は、図１３に示すように、測定対象物Ｓが存在せず、かつ反射板４１が存在するときの測定領域Ｒ１から生じる測定光に基づく受光スペクトルＳ（λ）である第１の基準スペクトルＳｒ１（λ）、反射板４０が存在するときの非測定領域Ｒ２から生じる測定光に基づく受光スペクトルＳ（λ）である第２の基準スペクトルＳｒ２（λ）、および図１４に示すように、測定対象物Ｓが存在するときの測定領域Ｒ１から生じる測定光に基づく受光スペクトルＳ（λ）である測定スペクトルＳｒｍ（λ）に基づいて、測定対象物Ｓの反射率スペクトルを算出する。

【0120】

たとえば、算出部３２は、測定対象物Ｓが存在せず、かつ反射板４１が存在するときの測定領域Ｒ１における複数の測定点Ｘから生じる測定光にそれぞれ基づく複数の第１の基準スペクトルＳｒ１（λ，Ｘ）を生成する。

【0121】

そして、算出部３２は、生成した複数の第１の基準スペクトルＳｒ１（λ，Ｘ）、第２の基準スペクトルＳｒ２（λ）、および複数の測定点Ｘから生じる測定光にそれぞれ基づく複数の測定スペクトルＳｒｍ（λ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの反射率スペクトルを算出する。

【0122】

たとえば、算出部３２は、第１の基準スペクトルＳｒ１（λ，Ｘ）、第２の基準スペクトルＳｒ２（λ）および測定スペクトルＳｒｍ（λ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの測定位置Ｍにおける反射率分布を算出する。

【0123】

たとえば、第２の基準スペクトルＳｒ２（λ）は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在しないときの非測定領域Ｒ２から生じる測定光に基づいて、算出部３２によって予め生成されたスペクトルである。

【0124】

第１の基準スペクトルＳｒ１（λ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｒ２（λ）は、それぞれ、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在する前の同じタイミングにおいて受光光学系２０によって受光された、測定領域Ｒ１から生じる測定光および非測定領域Ｒ２から生じる測定光に基づいて、算出部３２によって生成されたスペクトルである。

【0125】

より詳細には、第１の基準スペクトルＳｒ１（λ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｒ２（λ）は、図１３に示すように、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在せず、かつ測定領域Ｒ１および非測定領域Ｒ２に反射板４１および反射板４０がそれぞれ存在する状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において受光された、測定領域Ｒ１からの反射光および非測定領域Ｒ２からの反射光に基づいて、算出部３２によってそれぞれ生成されたスペクトルである。

【0126】

たとえば、光学測定装置１０２は、測定対象物Ｓの反射率分布のインライン測定を開始する前であって、かつ対象領域Ｒに反射板４０，４１を配置した状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において受光された、反射板４１および反射板４０からの反射光に基づいて、第１の基準スペクトルＳｒ１（λ，Ｘ）および第２の基準スペクトルＳｒ２（λ）をそれぞれ生成する。

【0127】

算出部３２は、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在するときの非測定領域Ｒ２から生じる測定光に基づく受光スペクトルである参照スペクトルＳｒｒ（λ）にさらに基づいて、測定対象物Ｓの反射率スペクトルを算出する。

【0128】

参照スペクトルＳｒｒ（λ）および測定スペクトルＳｒｍ（λ，Ｘ）は、たとえば、それぞれ、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在するときの同じタイミングにおいて受光光学系２０によって受光された、非測定領域Ｒ２から生じる測定光および測定領域Ｒ１から生じる測定光に基づいて、算出部３２によって生成されたスペクトルである。

【0129】

より詳細には、参照スペクトルＳｒｒ（λ）および測定スペクトルＳｒｍ（λ，Ｘ）は、図１４に示すように、測定領域Ｒ１に測定対象物Ｓが存在する状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において受光された、非測定領域Ｒ２すなわち反射板４０からの反射光および測定領域Ｒ１すなわち測定対象物Ｓからの反射光に基づいて、算出部３２によってそれぞれ生成されたスペクトルである。

【0130】

たとえば、算出部３２は、測定対象物Ｓの反射率分布のインライン測定を開始後であって、かつ、測定領域Ｒ１に反射板４１の代わりに測定対象物Ｓが配置された状態において、照射光学系１０による対象領域Ｒへの照射光の照射により受光光学系２０において同じタイミングで受光された、非測定領域Ｒ２からの反射光および測定領域Ｒ１からの反射光に基づいて、参照スペクトルＳｒｒ（λ）および測定スペクトルＳｒｍ（λ，Ｘ）を生成する。

【0131】

たとえば、記憶部３３は、インライン測定開始前のある時刻ｔ（ｔ＝ｔ０）において予め生成された、各測定点Ｘにおける波長λごとの、第１の基準スペクトルＳｒ１（λ，ｔ，Ｘ）と第２の基準スペクトルＳｒ２（λ，ｔ）との比率である強度比Ｐｒ（λ，Ｘ）を記憶している。強度比Ｐｒ（λ，Ｘ）は、以下の式（４）により表される。

【数4】

【0132】

算出部３２は、インライン測定開始後のある時刻ｔ（ｔ＝ｔ１）において測定スペクトルＳｒｍ（λ，ｔ，Ｘ）および参照スペクトルＳｒｒ（λ，ｔ）を生成すると、記憶部３３における強度比Ｐｒ（λ，Ｘ）を取得し、以下の式（５）で表される仮想リファレンススペクトルＳｒｖ（λ，ｔ，Ｘ）を用いて、以下の式（６）で表される、測定対象物Ｓの複数の測定点Ｘにおける反射率を示す反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔ，Ｘ）を算出する。

【0133】

【数5】

【数6】

【0134】

たとえば、算出部３２は、算出した反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの各測定点Ｘにおける膜厚を示す膜厚分布を算出する。あるいは、算出部３２は、算出した反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔ，Ｘ）に基づいて、測定対象物Ｓの色相を算出する。

【0135】

なお、本発明の第２の実施の形態に係る光学測定装置１０２では、照射光学系１０のラインライトガイド１２は、測定領域Ｒ１に配置される測定対象物Ｓへの照射光の入射角がθとなるように配置される構成であるとしたが、これに限定するものではない。

【0136】

また、本発明の第２の実施の形態に係る光学測定装置１０２では、受光光学系２０は、測定対象物Ｓに関してラインライトガイド１２と同じ側であって、かつ、測定対象物Ｓにおける反射角がθの反射光を受光可能な位置に配置される構成であるとしたが、これに限定するものではない。

【0137】

図１５は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る光学測定装置の構成の一例を示す図である。

【0138】

図１５を参照して、ラインライトガイド１２は、ハーフミラー１２１を有する。ラインライトガイド１２は、ハーフミラー１２１において反射された照射光を対象領域Ｒに照射する。この場合、たとえば、ラインライトガイド１２は、測定領域Ｒ１に配置される測定対象物Ｓへの照射光の入射角が０°となるよう、測定対象物Ｓが搬送される面の直上に配置される。すなわち、光学測定装置１０２の照射光学系１０は、同軸落射照明である。

【0139】

受光光学系２０は、対象領域Ｒへの照射光の照射により対象領域Ｒから生じる反射光を、ハーフミラー１２１を介して受光する。この場合、たとえば、受光光学系２０は、測定対象物Ｓにおける反射角が０°の反射光を受光可能な位置、すなわちラインライトガイド１２を挟んで対象領域Ｒと対向する位置に配置される。

【0140】

上記実施の形態は、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、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、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】

【0141】

１０ 照射光学系
２０ 受光光学系
３０ 処理装置
３１ 受信部
３２ 算出部
３３ 記憶部
１０１，１０２ 光学測定装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【手続補正書】

【提出日】2023-09-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定領域と、前記測定領域とは異なる領域である非測定領域とを含む対象領域へ、複数波長を含む照射光を直線状に照射する照射光学系と、
前記対象領域への前記照射光の照射により前記対象領域から生じる透過光または反射光である測定光を受光する受光光学系と、
前記受光光学系における前記測定光の受光結果に基づいて、前記対象領域における位置ごとの、波長と前記測定光の強度との関係である受光スペクトルを生成し、生成した前記受光スペクトルに基づいて、前記測定領域に配置される測定対象物の波長ごとの透過率または反射率を算出する算出部とを備え、
前記算出部は、前記測定対象物が存在しないときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第１の基準スペクトル、前記非測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第２の基準スペクトル、および前記測定対象物が存在するときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである測定スペクトルを用いた演算処理を行うことにより、前記測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出する、光学測定装置。

【請求項2】

前記算出部は、前記演算処理において、前記第１の基準スペクトルおよび前記第２の基準スペクトルをリファレンスデータとして用いて、前記リファレンスデータおよび前記測定スペクトルに基づいて、前記測定対象物の前記透過率スペクトルまたは前記反射率スペクトルを算出する、請求項１に記載の光学測定装置。

【請求項3】

測定領域と、前記測定領域とは異なる領域である非測定領域とを含む対象領域へ、複数波長を含む照射光を直線状に照射するステップと、
前記対象領域への前記照射光の照射により前記対象領域から生じる透過光または反射光である測定光を受光するステップと、
前記測定光の受光結果に基づいて、前記対象領域における位置ごとの、波長と前記測定光の強度との関係である受光スペクトルを生成し、生成した前記受光スペクトルに基づいて、前記測定領域に配置される測定対象物の波長ごとの透過率または反射率を算出するステップとを含み、
前記透過率または前記反射率を算出するステップにおいては、前記測定対象物が存在しないときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第１の基準スペクトル、前記非測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである第２の基準スペクトル、および前記測定対象物が存在するときの前記測定領域から生じる前記測定光に基づく前記受光スペクトルである測定スペクトルを用いた演算処理を行うことにより、前記測定対象物の透過率スペクトルまたは反射率スペクトルを算出する、光学測定方法。