特許 7358204 膜厚測定装置および膜厚測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-29

(45)【発行日】2023-10-10

(54)【発明の名称】膜厚測定装置および膜厚測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/06 20060101AFI20231002BHJP

【ＦＩ】

G01B11/06 G

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019203869

(22)【出願日】2019-11-11

(65)【公開番号】P2021076489

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-09-02

(73)【特許権者】

【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】川口 史朗

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 一八

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２２０３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２９６１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２７７２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０３００７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０３３２２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０１Ｂ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

膜厚測定装置であって、
光源からの光を測定対象物へ照射するための測定用光経路と、
前記光源からの光をリファレンス用部材へ照射するための補正用光経路と、
前記測定対象物からの反射光および前記リファレンス用部材からの反射光を選択的に分光器へ導く光切替部とを備え、
前記測定用光経路、前記補正用光経路および前記光切替部は、筐体の内部に設けられており、
前記分光器および前記光源の少なくともいずれか一方は前記筐体の外部に設けられており、
前記膜厚測定装置は、さらに、
前記筐体の外部に設けられた前記光源からの光を前記筐体へ導く投光ファイバ、ならびに前記筐体の外部に配置された前記測定対象物からの反射光および前記リファレンス用部材からの反射光のうち前記光切替部によって導かれた反射光を前記筐体の外部に設けられた前記分光器へ導く受光ファイバの少なくともいずれか一方を備え、
前記筐体は、前記光源および前記分光器の配置が固定された状態において、所定範囲内で移動可能である、膜厚測定装置。

【請求項2】

光源からの光を測定対象物へ照射するための測定用光経路と、前記光源からの光をリファレンス用部材へ照射するための補正用光経路とを備える膜厚測定装置を用いた膜厚測定方法であって、
前記測定用光経路を介して前記測定対象物へ照射される光の反射光を分光器へ選択的に導くことにより前記測定対象物の反射光のスペクトルを生成するステップと、
前記補正用光経路を介して前記リファレンス用部材へ照射される光の反射光を前記分光器へ選択的に導くことにより前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップと、
前記測定対象物の反射光のスペクトルおよび前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルに基づいて、前記測定対象物の厚みを算出するステップとを含み、
前記測定用光経路および前記補正用光経路は、筐体の内部に設けられており、
前記分光器および前記光源の少なくともいずれか一方は前記筐体の外部に設けられており、
前記膜厚測定方法は、
前記測定対象物の反射光のスペクトルを生成するステップと、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップとを含み、前記測定対象物における第１の測定位置へ光を照射することにより前記第１の測定位置における前記測定対象物の厚みを算出するステップと、
前記測定対象物の反射光のスペクトルを生成するステップと、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップとを含み、前記測定対象物における前記第１の測定位置とは異なる位置である第２の測定位置へ光を照射することにより前記第２の測定位置における前記測定対象物の厚みを算出するステップとを含む、膜厚測定方法。

【請求項3】

前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルである第１のリファレンススペクトルを生成するステップを定期的または不定期に行い、
前記測定対象物の厚みを算出するステップにおいては、前記測定対象物の反射光のスペクトルを、前記測定対象物の反射光のスペクトルの生成タイミングとの時間差が所定の露光時間である生成タイミングにおいて生成した前記第１のリファレンススペクトルで除することにより前記測定対象物の反射率スペクトルを算出し、算出した前記反射率スペクトルに基づいて、前記測定対象物の厚みを算出する、請求項２に記載の膜厚測定方法。

【請求項4】

前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルである第１のリファレンススペクトルを生成するステップを定期的または不定期に行い、
前記膜厚測定方法は、さらに、
試料台に反射板が配置された状態において、前記測定用光経路を介して前記反射板へ照射される光の反射光を前記分光器へ選択的に導くことにより前記反射板の反射光のスペクトルを生成するとともに、前記補正用光経路を介して前記リファレンス用部材へ照射される光の反射光を前記分光器へ選択的に導くことにより前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルである第２のリファレンススペクトルを生成するステップを含み、
前記試料台に前記測定対象物が配置された状態において、前記測定対象物の反射光のスペクトルを生成するステップおよび前記第１のリファレンススペクトルを生成するステップを行い、
前記測定対象物の厚みを算出するステップにおいては、前記測定対象物の反射光のスペクトルの生成タイミングとの時間差が各前記状態の時間差より小さい生成タイミングにおいて生成した前記第１のリファレンススペクトルと、前記反射板の反射光のスペクトルとの積を、前記第２のリファレンススペクトルで除することにより仮想基準スペクトルを算出し、前記測定対象物の反射光のスペクトルを前記仮想基準スペクトルで除することにより前記測定対象物の反射率スペクトルを算出し、算出した前記反射率スペクトルに基づいて、前記測定対象物の厚みを算出する、請求項２に記載の膜厚測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、膜厚測定装置および膜厚測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、測定対象物およびリファレンス部材へ光を照射し、測定対象物からの反射光およびリファレンス部材からの反射光に基づいて、測定対象物の膜厚を測定する技術が知られている。しかしながら、測定対象物およびリファレンス部材への照射光、ならびに測定対象物からの反射光およびリファレンス部材からの反射光は、光源の経時変化および環境の経時変化により時間的に変動する。この変動により、正確な反射率が求められないという課題がある。このような課題を解決するために、例えば特許文献１（特開２００２－４８７３０号公報）および特許文献２（特開２００２－３９９５５号公報）のような技術が開示されている。

【0003】

特許文献１には、以下のような光学自動測定方法が開示されている。すなわち、光学自動測定方法は、投光部、受光部を互いに近接して設け、投光部から投光された光をサンプルに当て、返ってくる光を測定する光学自動測定方法において、サンプルと、投光部及び受光部との間に、投光部から投光された光を一部反射し受光部に入射させるための透明又は半透明の部材を固定し、リファレンスのないときの測定光量と、リファレンスを置いたときの測定光量とに基づいて、前記部材からの反射光量とリファレンスからの測定光量との比を求め、サンプルの測定期間中に、サンプルのないときの測定光量と前記比とを用いて、リファレンスを置いたときの測定光量を推定し、これを用いて、サンプルの測定光量の補正を行う方法である。

【0004】

また、特許文献２には、以下のような光学自動測定方法が開示されている。すなわち、光学自動測定方法は、投光部から投光された光をサンプルに当て、受光部に返ってくる光を測定する光学自動測定方法において、サンプル設置台と、投光部及び受光部との間に、可動反射部材を移動可能に設置し、可動反射部材の、サンプル設置台と反対の側に固定反射部材を設置し、可動反射部材を光軸下に移動させた状態で、投光部から投光された光を可動反射部材、固定反射部材、可動反射部材を介して受光部によって受光し、可動反射部材を光軸から外した状態で、サンプル設置台にリファレンスを設置して投光部から投光された光をリファレンスを介して受光部によって受光し、両光量の比を求め、サンプルの測定期間中に、可動反射部材を光軸下に移動させた状態で、投光部から投光された光を可動反射部材、固定反射部材、可動反射部材を介して受光部によって受光して、この受光光量と前記比とを用いて、リファレンスを置いたときの測定光量を推定し、これを用いて、サンプルの受光光量の補正を行う方法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－４８７３０号公報

【文献】特開２００２－３９９５５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の技術では、たとえば、測定対象物の設置台を移動する工程によってタクトタイムが増加し、また、測定対象物の上方における可動式ミラーの操作による測定対象物へのコンタミネーション等の問題が発生する場合がある。そこで、特許文献１および特許文献２の技術を超えて、膜厚測定を行うことによる測定対象物へのコンタミネーションの発生を抑制しつつ、より短時間での膜厚測定を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、膜厚測定を行うことによる測定対象物へのコンタミネーションの発生を抑制しつつ、より短時間での膜厚測定を行うことが可能な膜厚測定装置およ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】

（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膜厚測定装置は、光源からの光を測定対象物へ照射するための測定用光経路と、前記光源からの光をリファレンス用部材へ照射するための補正用光経路と、前記測定対象物からの反射光および前記リファレンス用部材からの反射光を選択的に分光器へ導く光切替部とを備える。

【0009】

このように、測定用光経路および補正用光経路を備え、かつ、測定対象物からの反射光およびリファレンス用部材からの反射光を選択的に分光器へ導く光切替部を備える構成により、たとえば、試料台に配置した測定対象物からの反射光の受光スペクトルを生成する前に、測定対象物の代わりに試料台に反射板等のリファレンス用部材を配置することなく、リファレンス用部材からの反射光の受光スペクトルを生成することができる。これにより、たとえば、測定用光経路を用いた試料台上の反射板への光照射により予め生成した受光スペクトルと、補正用光経路を用いたリファレンス用部材への光照射により予め生成した受光スペクトルと、測定用光経路を用いた試料台上の測定対象物へのある時刻における光照射の直後に、補正用光経路を用いたリファレンス用部材への光照射により生成した受光スペクトルとを用いて、当該時刻において試料台に測定対象物に代えて反射板が配置されていると仮定した場合に生成される受光スペクトルを推定し、推定した受光スペクトルに基づいて、測定対象物の反射率スペクトルを算出することができる。したがって、膜厚測定を行うことによる測定対象物へのコンタミネーションの発生を抑制しつつ、より短時間での膜厚測定を行うことができる。

【0010】

（２）好ましくは、前記測定用光経路、前記補正用光経路および前記光切替部は、筐体の内部に設けられており、前記膜厚測定装置は、さらに、前記筐体の外部に設けられた前記光源からの光を前記筐体へ導く投光ファイバ、ならびに前記測定対象物からの反射光および前記リファレンス用部材からの反射光のうち前記光切替部によって導かれた反射光を前記筐体の外部に設けられた前記分光器へ導く受光ファイバの少なくともいずれか一方を備える。

【0011】

このような構成により、筐体を容易に移動して複数の位置において膜厚測定を行うことが可能な構成において、膜厚測定を行うことによる測定対象物へのコンタミネーションの発生を抑制しつつ、より短時間で当該複数の位置における測定対象物の膜厚を測定することができる。

【0012】

（３）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膜厚測定方法は、光源からの光を測定対象物へ照射するための測定用光経路と、前記光源からの光をリファレンス用部材へ照射するための補正用光経路とを備える膜厚測定装置を用いた膜厚測定方法であって、前記測定用光経路を介して前記測定対象物へ照射される光の反射光を分光器へ選択的に導くことにより前記測定対象物の反射光のスペクトルを生成するステップと、前記補正用光経路を介して前記リファレンス用部材へ照射される光の反射光を前記分光器へ選択的に導くことにより前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップと、前記測定対象物の反射光のスペクトルおよび前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルに基づいて、前記測定対象物の厚みを算出するステップとを含む。

【0013】

このように、測定用光経路および補正用光経路を備える膜厚測定装置を用いて、測定対象物からの反射光およびリファレンス用部材からの反射光を選択的に分光器へ導いて各反射光のスペクトルを生成する方法により、たとえば、試料台に配置した測定対象物からの反射光の受光スペクトルを生成する前に、測定対象物の代わりに試料台に反射板等のリファレンス用部材を配置することなく、リファレンス用部材からの反射光の受光スペクトルを生成することができる。これにより、たとえば、測定用光経路を用いた試料台上の反射板への光照射により予め生成した受光スペクトルと、補正用光経路を用いたリファレンス用部材への光照射により予め生成した受光スペクトルと、測定用光経路を用いた試料台上の測定対象物へのある時刻における光照射の直後に、補正用光経路を用いたリファレンス用部材への光照射により生成した受光スペクトルとを用いて、当該時刻において試料台に測定対象物に代えて反射板が配置されていると仮定した場合に生成される受光スペクトルを推定し、推定した受光スペクトルに基づいて、測定対象物の反射率スペクトルを算出することができる。したがって、膜厚測定を行うことによる測定対象物へのコンタミネーションの発生を抑制しつつ、より短時間での膜厚測定を行うことができる。

【0014】

（４）好ましくは、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップを定期的または不定期に行い、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップにおいては、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルである第１のリファレンススペクトルを生成し、前記測定対象物の厚みを算出するステップにおいては、前記測定対象物の反射光のスペクトルを、前記測定対象物の反射光のスペクトルの生成タイミングの直前または直後の生成タイミングにおいて生成した前記第１のリファレンススペクトルで除することにより前記測定対象物の反射率スペクトルを算出し、算出した前記反射率スペクトルに基づいて、前記測定対象物の厚みを算出する。

【0015】

このような方法により、簡易な測定方法でより正確に測定対象物の膜厚を測定することができる。

【0016】

（５）好ましくは、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップを定期的または不定期に行い、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップにおいては、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルである第１のリファレンススペクトルを生成し、前記膜厚測定方法は、さらに、試料台に反射板が配置された状態において、前記測定用光経路を介して前記反射板へ照射される光の反射光を分光器へ選択的に導くことにより前記反射板の反射光のスペクトルを生成するとともに、前記補正用光経路を介して前記リファレンス用部材へ照射される光の反射光を前記分光器へ選択的に導くことにより前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルである第２のリファレンススペクトルを生成するステップを含み、前記測定対象物の厚みを算出するステップにおいては、前記反射板の反射光のスペクトルと、前記測定対象物の反射光のスペクトルの生成タイミングの直前または直後の生成タイミングにおいて生成した前記第１のリファレンススペクトルとの積を前記第２のリファレンススペクトルで除することにより仮想基準スペクトルを算出し、前記測定対象物の反射光のスペクトルを前記仮想基準スペクトルで除することにより前記測定対象物の反射率スペクトルを算出し、算出した前記反射率スペクトルに基づいて、前記測定対象物の厚みを算出する。

【0017】

このような方法により、測定対象物の反射光のスペクトルを生成すべきタイミングにおいて試料台に測定対象物が配置されていない場合に生成される仮想基準スペクトルをより正確に推定し、推定した仮想基準スペクトルを用いて、より正確に反射率スペクトルを算出することができる。

【0018】

（６）好ましくは、前記測定用光経路および前記補正用光経路は、筐体の内部に設けられており、前記分光器および前記光源の少なくともいずれか一方は前記筐体の外部に設けられており、前記膜厚測定方法は、前記測定対象物の反射光のスペクトルを生成するステップと、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップとを含み、前記測定対象物における第１の測定位置へ光を照射することにより前記第１の測定位置における前記測定対象物の厚みを算出するステップと、前記測定対象物の反射光のスペクトルを生成するステップと、前記リファレンス用部材の反射光のスペクトルを生成するステップとを含み、前記測定対象物における前記第１の測定位置とは異なる位置である第２の測定位置へ光を照射することにより前記第２の測定位置における前記測定対象物の厚みを算出するステップとを含む。

【0019】

このような方法により、筐体を容易に移動して複数の位置において膜厚測定を行うことが可能な膜厚測定装置を用いて、膜厚測定を行うことによる測定対象物へのコンタミネーションの発生を抑制しつつ、より短時間で当該複数の位置における測定対象物の膜厚を測定することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、膜厚測定を行うことによる測定対象物へのコンタミネーションの発生を抑制しつつ、より短時間での膜厚測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

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

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置においてシャッタが補正用光経路に配置された状態を示す図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置においてシャッタが測定用光経路に配置された状態を示す図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態に係る膜厚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、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置により生成される、測定対象物の反射率スペクトルを示す図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置により生成される、測定対象物の反射率スペクトルのパワースペクトルを示す図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置により算出される、測定対象物の膜厚の測定値の経時変化を示す図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置の構成の他の例を示す図である。

【図9】図９は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置の使用例を示す図である。

【図10】図１０は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置において測定対象物の膜厚を測定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11】図１１は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置の変形例の構成を示す図である。

【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】

［膜厚測定装置］
図１は、本発明の実施の形態に係る膜厚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、膜厚測定装置１００は、測定用光経路２１と、補正用光経路２２と、光切替部３０とを備える。

【0025】

たとえば、膜厚測定装置１００は、さらに、ビームスプリッタ４０と、集光レンズ４１と、リファレンス用部材５０と、光源６０と、分光器７０と、処理装置８０と、試料台９０とを備える。

【0026】

試料台９０には、対象物Ｐが配置される。より詳細には、試料台９０には、対象物Ｐとして、測定対象物Ｓまたは反射板Ｒが配置される。反射板Ｒは、たとえば、アルミミラー、ガラス板またはＳｉ板である。膜厚測定装置１００は、試料台９０に配置された測定対象物Ｓへ照射される光の反射光に基づいて、測定対象物Ｓの膜厚を測定する装置である。

【0027】

ビームスプリッタ４０は、光源６０から出力される光の一部を反射するとともに、他の一部を透過する。ビームスプリッタ４０において反射された光は、試料台９０に配置された対象物Ｐへ照射される。ビームスプリッタ４０を透過した光は、リファレンス用部材５０へ照射される。

【0028】

集光レンズ４１は、ビームスプリッタ４０によって反射された光を集光して、試料台９０に配置された対象物Ｐへ照射する。

【0029】

リファレンス用部材５０は、たとえば、凹面形状を有するアルミミラーである。なお、リファレンス用部材５０は、ガラス板またはＳｉ板であってもよい。

【0030】

［測定用光経路］
測定用光経路２１は、光源６０からの光を測定対象物Ｓ等の対象物Ｐへ照射するための光路である。

【0031】

より詳細には、測定用光経路２１は、光源６０から対象物Ｐへの光路である。測定用光経路２１は、光源６０からビームスプリッタ４０までの光路と、ビームスプリッタ４０から対象物Ｐまでの光路とを含む。

【0032】

［補正用光経路］
補正用光経路２２は、光源６０からの光をリファレンス用部材へ照射するための光路である。

【0033】

より詳細には、補正用光経路２２は、光源６０からリファレンス用部材５０への光路である。補正用光経路２２は、光源６０からビームスプリッタ４０までの光路と、ビームスプリッタ４０からリファレンス用部材５０までの光路とを含む。

【0034】

［光源］
光源６０は、測定対象物Ｓの膜厚の測定に用いる光を測定用光経路２１および補正用光経路２２へ出力する。

【0035】

たとえば、光源６０は、照明装置６１と、集光レンズ６２と、アパーチャ６３とを含む。

【0036】

照明装置６１は、複数波長を含む光を出射する。照明装置６１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。照明装置６１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。照明装置６１は、たとえばハロゲンランプである。

【0037】

集光レンズ６２は、照明装置６１から出射される光を集光してアパーチャ６３へ出力する。

【0038】

アパーチャ６３は、自己へ入射した光のビーム断面を所定形状に整形して測定用光経路２１および補正用光経路２２へ導く。

【0039】

［分光器］
分光器７０は、測定用光経路２１を介して対象物Ｐへ照射される光の反射光、および補正用光経路２２を介してリファレンス用部材５０へ照射される光の反射光を受光する。

【0040】

より詳細には、対象物Ｐからの反射光は、集光レンズ４１およびビームスプリッタ４０を介して分光器７０へ入射する。また、リファレンス用部材５０からの反射光は、ビームスプリッタ４０によって反射されて分光器７０へ入射する。

【0041】

たとえば、分光器７０は、アパーチャ７１と、回折格子７２と、撮像部７３とを含む。

【0042】

アパーチャ７１は、対象物Ｐからの反射光およびリファレンス用部材５０からの反射光のビーム断面を所定形状に整形して回折格子７２へ導く。

【0043】

回折格子７２は、アパーチャ７１を介して自己へ入射する光、すなわち対象物Ｐからの反射光およびリファレンス用部材からの反射光を分光して撮像部７３へ出力する。

【0044】

たとえば、撮像部７３は、直線状に配列された複数の撮像素子により構成されるリニアイメージセンサである。このような撮像素子は、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７３における各撮像素子は、回折格子７２によって分光された光を受光する。

【0045】

撮像部７３は、各撮像素子の受光面において受光した光の強度を示す受光強度情報を処理装置８０へ送信する。

【0046】

［光切替部］
光切替部３０は、測定対象物Ｓ等の対象物Ｐからの反射光およびリファレンス用部材５０からの反射光を選択的に分光器７０へ導く。

【0047】

より詳細には、光切替部３０は、対象物Ｐからの反射光が分光器７０へ入射する状態と、リファレンス用部材５０からの反射光が分光器７０へ入射する状態とを切り替える。

【0048】

たとえば、光切替部３０は、シャッタ３１と、シャッタ制御部３２とを含む。シャッタ制御部３２は、ケーブル９１を介して処理装置８０に接続される。

【0049】

シャッタ３１は、移動して測定用光経路２１または補正用光経路２２に配置可能である。具体的には、シャッタ３１は、測定用光経路２１におけるビームスプリッタ４０および集光レンズ４１の間、または補正用光経路２２におけるビームスプリッタ４０およびリファレンス用部材５０の間に選択的に配置される。

【0050】

シャッタ３１は、測定用光経路２１に配置された状態において、測定用光経路２１を通る光を遮断する。シャッタ３１は、補正用光経路２２に配置された状態において、補正用光経路２２を通る光を遮断する。

【0051】

シャッタ制御部３２は、シャッタ３１を制御してシャッタ３１の位置を変更する。より詳細には、シャッタ制御部３２は、対象物Ｐからの反射光およびリファレンス用部材５０からの反射光のうち分光器７０へ導くべき反射光を選択するための制御信号をケーブル９１経由で処理装置８０から受信し、受信した制御信号に従って、シャッタ３１が配置される位置を測定用光経路２１と補正用光経路２２とで切り替える。

【0052】

図２は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置においてシャッタが補正用光経路に配置された状態を示す図である。

【0053】

図２を参照して、補正用光経路２２に配置されたシャッタ３１は、光源６０から出力される光のうち、ビームスプリッタ４０を透過した光を遮断する。すなわち、シャッタ３１が補正用光経路２２に配置された状態において、光源６０から出力される光のうち、ビームスプリッタ４０を透過した光は、シャッタ３１によって遮断される。

【0054】

一方で、光源６０から出力される光のうち、ビームスプリッタ４０により反射された光は、集光レンズ４１を介して対象物Ｐへ照射される。

【0055】

対象物Ｐへの光の照射により対象物Ｐから生じる反射光は、集光レンズ４１およびビームスプリッタ４０を介して分光器７０へ入射する。

【0056】

図３は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置においてシャッタが測定用光経路に配置された状態を示す図である。

【0057】

図３を参照して、測定用光経路２１に配置されたシャッタ３１は、光源６０から出力される光のうち、ビームスプリッタ４０により反射された光を遮断する。すなわち、シャッタ３１が測定用光経路２１に配置された状態において、光源６０から出力される光のうち、ビームスプリッタ４０により反射された光は、シャッタ３１によって遮断される。

【0058】

一方で、光源６０から出力される光のうち、ビームスプリッタ４０を透過した光は、リファレンス用部材５０へ照射される。

【0059】

リファレンス用部材５０への光の照射によりリファレンス用部材５０から生じる反射光は、ビームスプリッタ４０によって反射されて分光器７０へ入射する。

【0060】

図２および図３を参照して説明したように、光切替部３０は、光源６０から対象物Ｐへの光および光源６０からリファレンス用部材５０への光を選択的に遮断する。具体的には、光切替部３０は、シャッタ３１が配置される位置を変更することにより、光源６０からの光が対象物Ｐへ照射される状態と、光源６０からの光がリファレンス用部材５０へ照射される状態とを切り替える。これにより、光切替部３０は、対象物Ｐからの反射光が分光器７０へ入射する状態と、リファレンス用部材５０からの反射光が分光器７０へ入射する状態とを切り替える。

【0061】

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

【0062】

図４を参照して、処理装置８０は、受信部８１と、記憶部８２と、算出部８３と、送信部８４とを含む。処理装置８０は、分光器７０による反射光の計測結果に基づいて、測定対象物Ｓの膜厚を算出する。

【0063】

算出部８３は、光切替部３０におけるシャッタ３１の配置を制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号を送信部８４へ出力する。

【0064】

送信部８４は、算出部８３から制御信号を受けると、受けた制御信号を光切替部３０におけるシャッタ制御部３２へ送信する。

【0065】

受信部８１は、分光器７０における撮像部７３から受光強度情報を受信し、受信した受光強度情報を記憶部８２に保存する。

【0066】

算出部８３は、記憶部８２における受光強度情報に基づいて、時刻ｔから所定の露光時間Ｔが経過する時刻（ｔ＋Ｔ）までの間に分光器７０において受光された光の、波長λと強度との関係である受光スペクトルＳ（λ，ｔ）を生成する。なお、以下では、「時刻ｔから時刻（ｔ＋Ｔ）までの間に分光器７０において受光された光の受光スペクトルＳ（λ，ｔ）」を、単に、「時刻ｔに分光器７０において受光された光の受光スペクトルＳ（λ，ｔ）」または「時刻ｔにおける受光スペクトルＳ（λ，ｔ）」とも称する。

【0067】

算出部８３は、生成した受光スペクトルＳ（λ，ｔ）に基づいて、測定対象物Ｓの膜厚を算出する。

【0068】

より詳細には、算出部８３は、試料台９０に配置された反射板Ｒからの反射光に基づく受光スペクトルである基準スペクトルＳｓ（λ，ｔ）、リファレンス用部材５０からの反射光に基づく受光スペクトルであるリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔ）、および試料台９０に配置された測定対象物Ｓからの反射光に基づく受光スペクトルである測定スペクトルＳｍ（λ，ｔ）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。

【0069】

（基準スペクトルの生成）
たとえば、算出部８３は、試料台９０に反射板Ｒが配置された状態において、ある時刻ｔａ０に分光器７０において受光された反射板Ｒからの反射光に基づく基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）を生成する。さらに、算出部８３は、時刻ｔａ０の後の時刻ｔａ１に分光器７０において受光されたリファレンス用部材５０からの反射光に基づくリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）を生成する。なお、時刻ｔａ１は、時刻ｔａ０より前の時刻であってもよい。

【0070】

具体的には、算出部８３は、送信部８４経由で光切替部３０へ制御信号を送信し、試料台９０に配置された反射板Ｒからの反射光が分光器７０へ入射する状態とすることにより、基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）を生成する。

【0071】

その後、算出部８３は、送信部８４経由で光切替部３０へ制御信号を送信し、リファレンス用部材５０からの反射光が分光器７０へ入射する状態とすることにより、リファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）を生成する。

【0072】

たとえば、算出部８３は、基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）を略同じタイミングで生成する。

【0073】

より詳細には、時刻ｔａ０と時刻ｔａ１との時間差は、露光時間Ｔに近いことが好ましい。たとえば、時刻ｔａ０と時刻ｔａ１との時間差は、露光時間Ｔと等しい。具体的には、たとえば、算出部８３は、時刻ｔａ０から露光時間Ｔが経過した時刻（ｔａ０＋Ｔ）において、送信部８４経由で光切替部３０へ制御信号を送信してリファレンス用部材５０からの反射光が分光器７０へ入射する状態とすることにより、時刻（ｔａ０＋Ｔ）とほぼ等しい時刻ｔａ１におけるリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）を生成する。

【0074】

算出部８３は、生成した基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）を記憶部８２に保存する。

【0075】

（測定スペクトルの生成）
その後、算出部８３は、試料台９０に測定対象物Ｓが配置された状態において、ある時刻ｔｂ０に分光器７０において受光された測定対象物Ｓからの反射光に基づく測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）を生成する。さらに、算出部８３は、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）を生成するたびに、時刻ｔｂ０の後の時刻ｔｂ１に分光器７０において受光されたリファレンス用部材５０からの反射光に基づくリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を生成する。なお、時刻ｔｂ１は、時刻ｔｂ０より前の時刻であってもよい。

【0076】

具体的には、算出部８３は、送信部８４経由で光切替部３０へ制御信号を送信し、試料台９０に配置された測定対象物Ｓからの反射光が分光器７０へ入射する状態とすることにより、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）を生成する。

【0077】

その後、算出部８３は、送信部８４経由で光切替部３０へ制御信号を送信し、リファレンス用部材５０からの反射光が分光器７０へ入射する状態とすることにより、リファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を生成する。

【0078】

たとえば、算出部８３は、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を略同じタイミングで生成する。

【0079】

より詳細には、時刻ｔｂ０と時刻ｔｂ１との時間差は、露光時間Ｔに近いことが好ましい。たとえば、時刻ｔｂ０と時刻ｔｂ１との時間差は、露光時間Ｔと等しい。具体的には、たとえば、算出部８３は、時刻ｔｂ０から露光時間Ｔが経過した時刻（ｔｂ０＋Ｔ）において、送信部８４経由で光切替部３０へ制御信号を送信してリファレンス用部材５０からの反射光が分光器７０へ入射する状態とすることにより、時刻（ｔｂ０＋Ｔ）とほぼ等しい時刻ｔｂ１におけるリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を生成する。

【0080】

（反射率スペクトルの生成）
算出部８３は、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を生成すると、記憶部８２における基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）を生成し、以下の式（１）で表される仮想基準スペクトルＳｓｖ（λ，ｔｂ０）を算出する。そして、算出部８３は、算出した仮想基準スペクトルＳｓｖ（λ，ｔｂ０）を用いて、以下の式（２）に従って、測定対象物Ｓの反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）を算出する。

【0081】

【数1】

【数2】

【0082】

すなわち、算出部８３は、基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）と、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）の生成タイミングの直前または直後の生成タイミングにおいて生成したリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）との積をリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）で除することにより仮想基準スペクトルＳｓｖ（λ，ｔｂ０）を算出する。そして、算出部８３は、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）を仮想基準スペクトルＳｓｖ（λ，ｔｂ０）で除することにより測定対象物Ｓの反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）を算出する。そして、算出部８３は、算出した反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）に基づいて、測定対象物Ｓの厚みを算出する。なお、リファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）の生成タイミングは、たとえば、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）の生成タイミングに最も近い生成タイミングである。

【0083】

なお、算出部８３は、分光器７０において異なる露光時間Ｔで生成された各受光強度情報に基づいて、基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）、リファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）等の各受光スペクトルを生成する構成であってもよい。この場合、算出部８３は、各受光強度情報が示す受光強度の値を、同一の露光時間Ｔで生成された受光強度の値に換算し、換算後の値を用いて各受光スペクトルを生成する。

【0084】

また、算出部８３は、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）を生成するたびにリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）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８３は、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）の生成タイミングに関わらず、定期的または不定期にリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を生成する構成であってもよい。

【0085】

図５は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置により生成される、測定対象物の反射率スペクトルを示す図である。図５において、横軸は波長［ｎｍ］であり、縦軸は反射率である。

【0086】

なお、算出部８３は、上述の式（２）に従って反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）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８３は、以下の式（３）に従って、測定対象物Ｓの反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）を算出してもよい。

【0087】

【数3】

【0088】

すなわち、算出部８３は、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）をリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）で除することにより測定対象物Ｓの反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）を算出する。そして、算出部８３は、算出した反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）に基づいて、測定対象物Ｓの厚みを算出する。

【0089】

（膜厚の算出）
算出部８３は、算出した反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）に基づいて、測定対象物Ｓの膜厚を算出する。

【0090】

たとえば、算出部８３は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）法に従って反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）を解析することにより、測定対象物Ｓの膜厚を算出する。

【0091】

より詳細には、算出部８３は、反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）をＦＦＴ処理することにより、反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）のパワースペクトルを生成する。

【0092】

図６は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置により生成される、測定対象物の反射率スペクトルのパワースペクトルを示す図である。図６において、横軸は膜厚［μｍ］であり、縦軸は強度である。

【0093】

図６を参照して、算出部８３は、生成したパワースペクトルにおいて強度が最大値となる膜厚を、測定対象物Ｓの膜厚として特定する。

【0094】

［評価］
膜厚測定装置１００では、光源６０から出力される光の強度、および分光器７０における受光感度は、経時的に変動する場合がある。そこで、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置を用いて測定対象物Ｓの膜厚を所定の時間間隔で繰り返し測定したときの測定値のばらつきを、以下の手順で評価した。

【0095】

初めに、試料台９０Ａに反射板Ｒを配置し、予め基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）を生成した。

【0096】

次に、測定対象物Ｓが配置された試料台９０Ｂを用意し、試料台９０Ａおよび試料台９０Ｂの位置を入れ替えて、時刻ｔａ０から１時間後の時刻ｔｂ０に、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を生成した。また、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を生成した後、できるだけ時間を空けずに、試料台９０Ａおよび試料台９０Ｂの位置を入れ替えて、時刻ｔｂ２における基準スペクトルＳｓ（λ，ｔｂ２）を生成した。

【0097】

同様の手順で、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）、リファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）、および基準スペクトルＳｓ（λ，ｔｂ２）を、１時間ごとに１２回繰り返し生成した。

【0098】

次に、１時間ごとに生成した各スペクトルに基づいて、１時間ごとの反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）を算出し、算出した各反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）に基づいて、測定対象物Ｓの膜厚を算出した。

【0099】

図７は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置により算出される、測定対象物の膜厚の測定値の経時変化を示す図である。図７において、横軸は時間［ｈ］であり、縦軸は厚さ［μｍ］である。

【0100】

図７において、系列Ｌ１は、比較例として、予め生成した基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）および１時間ごとに生成した測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）を用いて、以下の式（４）に従って算出した反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）に基づく、測定対象物Ｓの膜厚の測定値を示している。

【数4】

【0101】

また、系列Ｌ２は、参考例として、１時間ごとに生成した測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）および基準スペクトルＳｓ（λ，ｔｂ２）を用いて、以下の式（５）に従って算出した反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）に基づく、測定対象物Ｓの膜厚の測定値を示している。すなわち、参考例は、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）および当該測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）と略同一のタイミングで実際に生成した基準スペクトルＳｓ（λ，ｔｂ２）を用いて算出される測定値である。

【数5】

【0102】

また、系列Ｌ３は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法に従って、上述した式（２）に従って算出した１時間ごとの反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）に基づく、測定対象物Ｓの膜厚の測定値を示している。

【0103】

また、系列Ｌ４は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法に従って、上述した式（３）に従って算出した１時間ごとの反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）に基づく、測定対象物Ｓの膜厚の測定値を示している。

【0104】

図７を参照して、比較例の測定値（系列Ｌ１）の経時変化の傾向は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法に従って算出した膜厚の測定値（系列Ｌ３，Ｌ４）の時系列変化、および参考例の測定値（系列Ｌ２）の経時変化の傾向とは異なっている。

【0105】

より詳細には、本発明の実施の形態に係る膜厚測定方法に従って算出した膜厚の測定値は、実測した基準スペクトルＳｓ（λ，ｔｂ２）を用いる膜厚測定方法である参考例の測定値と同程度であり、かつ、比較例の測定値よりも経時変化が小さい。

【0106】

［膜厚測定装置の構成の他の例］
図８は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置の構成の他の例を示す図である。

【0107】

図８を参照して、膜厚測定装置１０１は、光源６０と、分光器７０と、処理装置８０と、試料台９０と、プローブ１０と、投光ファイバ１１と、受光ファイバ１２とを備える。

【0108】

測定用光経路２１、補正用光経路２２、光切替部３０、ビームスプリッタ４０、集光レンズ４１およびリファレンス用部材５０は、プローブ１０の内部に設けられる。光源６０、分光器７０および処理装置８０は、プローブ１０の外部に設けられる。プローブ１０は、筐体の一例である。

【0109】

プローブ１０は、コネクタ１３と、コネクタ１４と、コネクタ１５と、アパーチャ１と、アパーチャ２とを含む。コネクタ１５は、投光ファイバ１１を接続可能である。コネクタ１４は、受光ファイバ１２を接続可能である。コネクタ１３は、ケーブル９１を接続可能である。

【0110】

測定用光経路２１は、アパーチャ１からビームスプリッタ４０までの光路と、ビームスプリッタ４０から集光レンズ４１を経由した対象物Ｐまでの光路のうちプローブ１０内の部分とを含む。補正用光経路２２は、アパーチャ１からビームスプリッタ４０までの光路と、ビームスプリッタ４０からリファレンス用部材５０までの光路とを含む。

【0111】

投光ファイバ１１は、光源６０からの光をプローブ１０へ導く。より詳細には、投光ファイバ１１の第１の端部におけるコネクタ１１Ａは、プローブ１０におけるコネクタ１５に接続される。投光ファイバ１１の第２の端部におけるコネクタ１１Ｂは、光源６０におけるコネクタ６４に接続される。

【0112】

光源６０は、測定対象物Ｓの膜厚の測定に用いる光を、投光ファイバ１１を介してアパーチャ１へ出力する。

【0113】

受光ファイバ１２は、対象物Ｐからの反射光およびリファレンス用部材５０からの反射光を分光器７０へ導く。より詳細には、受光ファイバ１２の第１の端部におけるコネクタ１２Ａは、プローブ１０におけるコネクタ１４に接続される。受光ファイバ１２の第２の端部におけるコネクタ１２Ｂは、分光器７０におけるコネクタ７４に接続される。

【0114】

分光器７０は、測定用光経路２１を介して対象物Ｐへ照射される光の反射光、および補正用光経路２２を介してリファレンス用部材５０へ照射される光の反射光を、アパーチャ２および受光ファイバ１２を介して受光する。

【0115】

たとえば、投光ファイバ１１および受光ファイバ１２は、可とう性を有する。したがって、光源６０および分光器７０の配置が固定された状態において、プローブ１０は所定範囲内で移動可能である。

【0116】

コネクタ１３は、対象物Ｐからの反射光およびリファレンス用部材５０からの反射光のうち分光器７０へ導くべき反射光を選択するための制御信号を外部装置からプローブ１０へ与えるためのインタフェース部材の一例である。ケーブル９１は、プローブ１０におけるコネクタ１３に接続される。コネクタ１３は、内部配線によりシャッタ制御部３２に接続される。

【0117】

シャッタ制御部３２は、制御信号をケーブル９１およびコネクタ１３経由で処理装置８０から受信し、受信した制御信号に従って、シャッタ３１が配置される位置を測定用光経路２１と補正用光経路２２とで切り替える。このような構成により、膜厚測定装置１０１は、分光器７０へ導く反射光を、プローブ１０の外部における装置から容易に切り替えることができる。

【0118】

処理装置８０は、たとえば、ユーザの操作に従い、図示しない駆動装置へ制御信号を送信することにより当該駆動装置を介してプローブ１０を移動させる。

【0119】

図９は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置の使用例を示す図である。

【0120】

図９を参照して、膜厚測定装置１０１のユーザは、たとえば、処理装置８０を操作することにより、プローブ１０を測定対象物Ｓの測定位置Ｘ１（第１の測定位置）の上方へ移動させ、測定位置Ｘ１へ光を照射することにより測定位置Ｘ１における測定対象物Ｓの厚みを算出した後、プローブ１０を測定対象物Ｓの測定位置Ｘ２（第２の測定位置）の上方へ移動させ、測定位置Ｘ２へ光を照射することにより測定位置Ｘ２における測定対象物Ｓの厚みを算出する。

【0121】

［動作の流れ］
本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置は、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等の演算処理部は、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。

【0122】

図１０は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置において測定対象物の膜厚を測定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。

【0123】

図１０を参照して、まず、膜厚測定装置１０１は、試料台９０に反射板Ｒが配置された状態において、測定用光経路２１を介して反射板Ｒへ光を照射し、反射板Ｒからの反射光を分光器７０へ導くことにより基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）を生成する（ステップＳ１０２）。

【0124】

次に、膜厚測定装置１０１は、補正用光経路２２を介してリファレンス用部材５０へ光を照射し、リファレンス用部材５０へ照射される光の反射光を分光器７０へ導くことによりリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）を生成する（ステップＳ１０４）。

【0125】

次に、膜厚測定装置１０１は、試料台９０に測定対象物Ｓが配置された状態において、ユーザの操作に従い、プローブ１０を測定対象物Ｓにおける所定の測定位置たとえば測定位置Ｘ１の上方へ移動させる（ステップＳ１０６）。

【0126】

次に、膜厚測定装置１０１は、測定用光経路２１を介して測定対象物Ｓの測定位置Ｘ１へ光を照射し、測定対象物Ｓの測定位置Ｘ１からの反射光を分光器７０へ導くことにより測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）を生成する（ステップＳ１０８）。

【0127】

次に、膜厚測定装置１０１は、補正用光経路２２を介してリファレンス用部材５０へ光を照射し、リファレンス用部材５０へ照射される光の反射光を分光器７０へ導くことによりリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を生成する（ステップＳ１１０）。

【0128】

次に、膜厚測定装置１０１は、基準スペクトルＳｓ（λ，ｔａ０）、リファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔａ１）、測定スペクトルＳｍ（λ，ｔｂ０）およびリファレンススペクトルＳｒ（λ，ｔｂ１）を用いて、測定対象物Ｓの測定位置Ｘ１における反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）を算出する（ステップＳ１１２）。

【0129】

次に、膜厚測定装置１０１は、算出した反射率スペクトルＳＲ（λ，ｔｂ０）に基づいて、測定対象物Ｓの測定位置Ｘ１における膜厚を算出する（ステップＳ１１４）。

【0130】

次に、膜厚測定装置１０１は、測定対象物Ｓにおいて他に測定すべき測定位置がある場合（ステップＳ１１６でＹＥＳ）、ユーザの操作に従い、プローブ１０を測定対象物Ｓにおける所定の測定位置たとえば測定位置Ｘ２の上方へ移動させ、測定用光経路２１を介して測定対象物Ｓの測定位置Ｘ２へ光を照射することにより、測定対象物Ｓの測定位置Ｘ１における膜厚を算出する（ステップＳ１０６～ステップＳ１１４）。

【0131】

なお、上記ステップＳ１０２とＳ１０４との順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。また、上記ステップＳ１０８とＳ１１０との順番は、上記に限らず、順番を入れ替えてもよい。

【0132】

また、膜厚測定装置１０１の代わりに膜厚測定装置１００を用いる場合、ステップＳ１０６およびステップＳ１１６を行わない。

【0133】

［変形例］
なお、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置１００または１０１は、光源６０、分光器７０および処理装置８０を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。膜厚測定装置１００または１０１は、光源６０、分光器７０および処理装置８０のうちの少なくともいずれか１つを備えず、膜厚測定装置１００または１０１の外部に設けられる構成であってもよい。

【0134】

また、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置１０１は、投光ファイバ１１および受光ファイバ１２を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。膜厚測定装置１０１は、投光ファイバ１１および受光ファイバ１２の少なくともいずれか一方を備えない構成であってもよい。この場合、たとえば、光源６０および分光器７０の少なくともいずれか一方は、プローブ１０の内部に設けられる。

【0135】

また、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置１００では、光切替部３０は、シャッタ３１およびシャッタ制御部３２を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、光切替部３０は、シャッタ３１およびシャッタ制御部３２の代わりに、可動ミラーと、可動ミラーが配置される位置を制御する可動ミラー制御部とを含む構成であってもよい。あるいは、光切替部３０は、シャッタ３１およびシャッタ制御部３２の代わりに、光スイッチを含む構成であってもよい。なお、膜厚測定装置１００は、光切替部３０が光スイッチを含む場合、ビームスプリッタ４０を備えない構成であってもよい。

【0136】

また、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置１００では、ビームスプリッタ４０において反射された光は、試料台９０に配置された対象物Ｐへ照射され、ビームスプリッタ４０を透過した光は、リファレンス用部材５０へ照射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。ビームスプリッタ４０において反射された光は、リファレンス用部材５０へ照射され、ビームスプリッタ４０を透過した光は、試料台９０に配置された対象物Ｐへ照射される構成であってもよい。

【0137】

また、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置１００は、集光レンズ４１を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。

【0138】

図１１は、本発明の実施の形態に係る膜厚測定装置の変形例の構成を示す図である。

【0139】

図１１を参照して、膜厚測定装置１０２は、膜厚測定装置１００の集光レンズ４１の代わりに、凹面鏡４２と、ミラー４３と、反射対物レンズ４４とを備える。

【0140】

凹面鏡４２は、ビームスプリッタ４０を透過した光を反射する。ミラー４３は、凹面鏡４２によって反射された光を反射対物レンズ４４に向けて反射する。反射対物レンズ４４は、ミラー４３によって反射された光を集光して、試料台９０に配置された対象物Ｐへ照射する。

【0141】

膜厚測定装置１０２における測定用光経路２１は、光源６０からビームスプリッタ４０までの光路と、ビームスプリッタ４０から凹面鏡４２までの光路と、凹面鏡４２からミラー４３までの光路と、ミラー４３から反射対物レンズ４４までの光路とを含む。

【0142】

対象物Ｐからの反射光は、反射対物レンズ４４、ミラー４３、凹面鏡４２およびビームスプリッタ４０を介して分光器７０へ入射する。

【0143】

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】

【0144】

１０ プローブ（筐体）
１１ 投光ファイバ
１２ 受光ファイバ
２１ 測定用光経路
２２ 補正用光経路
３０ 光切替部
１００，１０１，１０２ 膜厚測定装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】