JP2001343205A - 渦電流損失測定センサ、膜厚測定装置、膜厚測定方法および記録媒体 - Google Patents
渦電流損失測定センサ、膜厚測定装置、膜厚測定方法および記録媒体Info
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 局所的な膜厚測定を可能とする渦電流損失測
定センサ、高速かつ高精度で膜厚を測定する膜厚測定装
置、膜厚測定方法およびコンピュータ読取り可能な記録
媒体を提供する。 【解決手段】 高周波電流を受けて高周波磁界を励磁し
て導電性膜９に渦電流を励起させるコイル２４と、この
渦電流に起因する渦電流損失の影響を受けた高周波電流
を出力するコイル２２とを有する渦電流損失測定センサ
２０と、コイル２２が出力する高周波電流から渦電流損
失測定センサ２０のインピーダンスの変化、高周波電流
の電流値の変化または高周波電流の位相の変化を測定し
て渦電流損失量を測定するインピーダンスアナライザ４
８と、導電性膜９と渦電流損失測定センサとの距離を測
定する光学式変位センサ３２と、インピーダンスアナラ
イザ４８と光学式変位センサ３２の各測定結果に基づい
て導電性膜９の膜厚を算出する膜厚演算部５４を含む制
御コンピュータ４２と、を備える膜厚測定装置１におい
て、コイル１２を包むフェライトの底部にコイル１２が
露出する開口１６を設ける。
定センサ、高速かつ高精度で膜厚を測定する膜厚測定装
置、膜厚測定方法およびコンピュータ読取り可能な記録
媒体を提供する。 【解決手段】 高周波電流を受けて高周波磁界を励磁し
て導電性膜９に渦電流を励起させるコイル２４と、この
渦電流に起因する渦電流損失の影響を受けた高周波電流
を出力するコイル２２とを有する渦電流損失測定センサ
２０と、コイル２２が出力する高周波電流から渦電流損
失測定センサ２０のインピーダンスの変化、高周波電流
の電流値の変化または高周波電流の位相の変化を測定し
て渦電流損失量を測定するインピーダンスアナライザ４
８と、導電性膜９と渦電流損失測定センサとの距離を測
定する光学式変位センサ３２と、インピーダンスアナラ
イザ４８と光学式変位センサ３２の各測定結果に基づい
て導電性膜９の膜厚を算出する膜厚演算部５４を含む制
御コンピュータ４２と、を備える膜厚測定装置１におい
て、コイル１２を包むフェライトの底部にコイル１２が
露出する開口１６を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、膜厚の測定装置に
関し、特に、半導体集積回路装置の製造工程において、
高周波磁界を励磁してウェーハ表面の導電性膜に励起さ
れる渦電流による渦電流損失を測定する渦電流測定セン
サ、並びに、測定された渦電流損失に基づいて上記導電
性膜の膜厚を非接触に測定する測定装置、膜厚測定方法
およびコンピュータ読取り可能な記録媒体を対象とす
る。
関し、特に、半導体集積回路装置の製造工程において、
高周波磁界を励磁してウェーハ表面の導電性膜に励起さ
れる渦電流による渦電流損失を測定する渦電流測定セン
サ、並びに、測定された渦電流損失に基づいて上記導電
性膜の膜厚を非接触に測定する測定装置、膜厚測定方法
およびコンピュータ読取り可能な記録媒体を対象とす
る。
【０００２】
【従来の技術】渦電流を用いて導電性膜の膜厚を測定す
る方法は、非接触かつ非破壊の膜厚測定技術として有効
である。
る方法は、非接触かつ非破壊の膜厚測定技術として有効
である。
【０００３】渦電流を用いた膜厚測定方法において、磁
場を発生させるコイル（センサ）と導電性膜との距離
は、導電性膜内における渦電流損失量に強く影響する。
このため、センサと導電性膜との間の距離を高い精度で
制御することが重要となる。
場を発生させるコイル（センサ）と導電性膜との距離
は、導電性膜内における渦電流損失量に強く影響する。
このため、センサと導電性膜との間の距離を高い精度で
制御することが重要となる。
【０００４】図２３は、渦電流損失量をセンサのインダ
クタンスおよび抵抗の変化として測定した一実験例のデ
ータである。同図からも、センサと導電性膜との間の距
離に応じて、センサのインダクタンスおよび抵抗が変化
することがわかる。
クタンスおよび抵抗の変化として測定した一実験例のデ
ータである。同図からも、センサと導電性膜との間の距
離に応じて、センサのインダクタンスおよび抵抗が変化
することがわかる。
【０００５】このような距離依存性による測定誤差を減
少させ、測定精度の向上を図るために、次のような技術
が提案されている。
少させ、測定精度の向上を図るために、次のような技術
が提案されている。
【０００６】例えば、第１の方法として、図２３に示す
ように、センサおよび導電性膜間の距離と測定値との相
関関係を予め求めておき、センサと導電性膜との距離を
変えて複数点の測定を行った上で、各測定点ごとに上記
相関関係を用いて補正する方法がある。
ように、センサおよび導電性膜間の距離と測定値との相
関関係を予め求めておき、センサと導電性膜との距離を
変えて複数点の測定を行った上で、各測定点ごとに上記
相関関係を用いて補正する方法がある。
【０００７】また、第２の方法として、図２４に示すよ
うに、測定対象とする導電性膜１０１の表裏に、渦電流
を励起するコイル１０３ａ，１０３ｂを対向設置し、こ
れらのコイル１０３ａ，１０３ｂを直列に接続して得ら
れるインダクタンスのＱをインピーダンスアナライザ１
０４により測定する方法がある。
うに、測定対象とする導電性膜１０１の表裏に、渦電流
を励起するコイル１０３ａ，１０３ｂを対向設置し、こ
れらのコイル１０３ａ，１０３ｂを直列に接続して得ら
れるインダクタンスのＱをインピーダンスアナライザ１
０４により測定する方法がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第２の測定方法によれば、装置の構成が複雑で大掛か
りなものになるという欠点がある。
た第２の測定方法によれば、装置の構成が複雑で大掛か
りなものになるという欠点がある。
【０００９】また、距離を変えて複数点測定する第１の
方法では、センサまたはステージを測定回数分だけ動作
させなければならない上、測定点毎にデータ処理を行わ
なければならないので、膨大な測定時間が必要となる。
従って、大量生産ラインにおいて求められる高速測定ま
たは膜厚形成工程におけるリアルタイム測定には不向き
であるため、実用性に乏しい、という問題があった。
方法では、センサまたはステージを測定回数分だけ動作
させなければならない上、測定点毎にデータ処理を行わ
なければならないので、膨大な測定時間が必要となる。
従って、大量生産ラインにおいて求められる高速測定ま
たは膜厚形成工程におけるリアルタイム測定には不向き
であるため、実用性に乏しい、という問題があった。
【００１０】一方、局所的な膜厚測定を可能にして測定
精度を向上させるため、コイルで発生させた磁場を一点
に集中させる試みは、コイル径を小さくして分解能を上
げる方法の他、図２５に示すように、コイル１０８内に
フェライトまたは磁性材料のコア１１０を挿入する方法
しか行われていなかった。
精度を向上させるため、コイルで発生させた磁場を一点
に集中させる試みは、コイル径を小さくして分解能を上
げる方法の他、図２５に示すように、コイル１０８内に
フェライトまたは磁性材料のコア１１０を挿入する方法
しか行われていなかった。
【００１１】金属導線の変位を測定するセンサとして、
導線上に磁場を集中させるセンサが提案されている。そ
の一例を図２６を参照しながら説明する。
導線上に磁場を集中させるセンサが提案されている。そ
の一例を図２６を参照しながら説明する。
【００１２】図２６に示す変位センサは、同図（ａ）に
示すように、フェライトコア１１１に巻き着けられた受
信コイル１１２と、受信コイル１１２の外側に巻き着け
られた高周波励磁コイル１１３と、フェライトコア１１
１、コイル１１２，１１３を覆うように設けられた銅製
でなる上開の外側遮蔽板１１４を備える。
示すように、フェライトコア１１１に巻き着けられた受
信コイル１１２と、受信コイル１１２の外側に巻き着け
られた高周波励磁コイル１１３と、フェライトコア１１
１、コイル１１２，１１３を覆うように設けられた銅製
でなる上開の外側遮蔽板１１４を備える。
【００１３】高周波励磁コイル１１３は、高周波電流を
受けて磁場を発生させ、測定対象である金属導線Ｃに渦
電流を励起する。受信コイル１１２は、金属導線Ｃで発
生した渦電流により磁束密度が低減した磁場を受信す
る。
受けて磁場を発生させ、測定対象である金属導線Ｃに渦
電流を励起する。受信コイル１１２は、金属導線Ｃで発
生した渦電流により磁束密度が低減した磁場を受信す
る。
【００１４】外側遮蔽板１１４は、対向配置される半円
筒部１１４ａと１１４ｂにより構成され、図２６（ｂ）
に代表的に示すように各半円筒部は半円状の底板半部１
１４ｃ，１１４ｄを有する。この左右の両半円筒部１１
４ａと１１４ｂを微小な細隙を介して対向配置し、図２
６（ｃ）の底面図に示すように、各底板半部１１４ｃ，
１１４ｄの間に直径線方向に絶縁スリット１１５を形成
する。このように、外側遮蔽板１１４は、絶縁スリット
１１５により左右に分割され相互に絶縁された各半部で
構成される。本例では線状の絶縁スリットを示したが、
十字状の絶縁スリットを形成しても良い。
筒部１１４ａと１１４ｂにより構成され、図２６（ｂ）
に代表的に示すように各半円筒部は半円状の底板半部１
１４ｃ，１１４ｄを有する。この左右の両半円筒部１１
４ａと１１４ｂを微小な細隙を介して対向配置し、図２
６（ｃ）の底面図に示すように、各底板半部１１４ｃ，
１１４ｄの間に直径線方向に絶縁スリット１１５を形成
する。このように、外側遮蔽板１１４は、絶縁スリット
１１５により左右に分割され相互に絶縁された各半部で
構成される。本例では線状の絶縁スリットを示したが、
十字状の絶縁スリットを形成しても良い。
【００１５】高周波励磁コイル１１３に高周波励磁電流
を流すと高周波磁界が発生し、外側遮蔽板１１４の左右
の各底板半部１１４ｃ，１１４ｄに渦電流が誘導され
る。この渦電流は磁界を妨げる方向に生ずるので、励磁
コイル１１３による磁界と各底板半部１１４ｃ，１１４
ｄの渦電流による磁界との合成磁界は、各底板半部１１
４ｃ，１１４ｄにおいて磁束密度が小さく、絶縁スリッ
ト５において磁束密度が大きくなる。このため、センサ
ヘッドには図２６（ｄ）に示すように、絶縁スリット部
Ｓ０において磁束密度が最大値Ｂｍａｘとなる不均一な
高周波磁界が構成される。従って、図２６（ａ）に示す
ように、銅線等の金属導線Ｃの上方にセンサヘッドを配
置すると、外側遮蔽板１１４の絶縁スリット１１５の直
下に導線Ｃがあれば、導線Ｃが占める空間の電束密度が
最も大きく、また導線Ｃの渦電流に誘起された交流磁界
に対して外側遮蔽板１１４の遮蔽効果が最も弱くなり、
この時センサヘッドの受信コイル１１２のインピーダン
スに対する導線Ｃの影響が最も大きくなる。
を流すと高周波磁界が発生し、外側遮蔽板１１４の左右
の各底板半部１１４ｃ，１１４ｄに渦電流が誘導され
る。この渦電流は磁界を妨げる方向に生ずるので、励磁
コイル１１３による磁界と各底板半部１１４ｃ，１１４
ｄの渦電流による磁界との合成磁界は、各底板半部１１
４ｃ，１１４ｄにおいて磁束密度が小さく、絶縁スリッ
ト５において磁束密度が大きくなる。このため、センサ
ヘッドには図２６（ｄ）に示すように、絶縁スリット部
Ｓ０において磁束密度が最大値Ｂｍａｘとなる不均一な
高周波磁界が構成される。従って、図２６（ａ）に示す
ように、銅線等の金属導線Ｃの上方にセンサヘッドを配
置すると、外側遮蔽板１１４の絶縁スリット１１５の直
下に導線Ｃがあれば、導線Ｃが占める空間の電束密度が
最も大きく、また導線Ｃの渦電流に誘起された交流磁界
に対して外側遮蔽板１１４の遮蔽効果が最も弱くなり、
この時センサヘッドの受信コイル１１２のインピーダン
スに対する導線Ｃの影響が最も大きくなる。
【００１６】このように、線状または十字状のスリット
により、縦長の領域へ磁束を出す構造は、金属導線のよ
うな細長い物体の変位を調べるために有効ではあるが、
局所的な膜厚測定に用いる場合は、スポットとしての磁
場を形成する必要があるため、不十分であった。
により、縦長の領域へ磁束を出す構造は、金属導線のよ
うな細長い物体の変位を調べるために有効ではあるが、
局所的な膜厚測定に用いる場合は、スポットとしての磁
場を形成する必要があるため、不十分であった。
【００１７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、局所的な膜厚測定を可能とする渦電
流損失測定センサ、高速かつ高精度で膜厚を測定する膜
厚測定装置、膜厚測定方法およびコンピュータ読取り可
能な記録媒体を提供することにある。
あり、その目的は、局所的な膜厚測定を可能とする渦電
流損失測定センサ、高速かつ高精度で膜厚を測定する膜
厚測定装置、膜厚測定方法およびコンピュータ読取り可
能な記録媒体を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の手段に
より上記課題の解決を図る。
より上記課題の解決を図る。
【００１９】即ち、本発明の第１の態様によれば、高周
波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起するとともに、上記渦電流により
発生する磁界と上記高周波磁界との合成磁界を受信する
励起受信一体型コイルと、第１の透磁性材料で形成さ
れ、上記励起受信一体型コイル内に挿設されてコアをな
す第１の透磁性部材と、第２の透磁性材料で形成され上
記第１の透磁性部材および上記励起受信一体型コイルを
包むように設けられ、上記導電性膜との対向面において
上記励起受信一体型コイルの少なくとも一部の領域が露
出するように開口が形成された第２の透磁性部材と、を
備える渦電流損失測定センサが提供される。
波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起するとともに、上記渦電流により
発生する磁界と上記高周波磁界との合成磁界を受信する
励起受信一体型コイルと、第１の透磁性材料で形成さ
れ、上記励起受信一体型コイル内に挿設されてコアをな
す第１の透磁性部材と、第２の透磁性材料で形成され上
記第１の透磁性部材および上記励起受信一体型コイルを
包むように設けられ、上記導電性膜との対向面において
上記励起受信一体型コイルの少なくとも一部の領域が露
出するように開口が形成された第２の透磁性部材と、を
備える渦電流損失測定センサが提供される。
【００２０】上記励起受信一体型コイルにより生成され
る磁束は、上記第１の透磁性部材を介して上記開口部か
らのみ外部へ漏れ出し、その後曲線を描いて上記第２の
透磁性部材を経由して上記第１の透磁性部材へ戻るとい
う磁路を形成する。また、上記第２の透磁性部材によ
り、磁束がセンサ外部の周辺へ漏れ出すことが防止され
る。これにより、上記曲線を急峻なものとすることがで
きる。従って、上記曲線の頂点が上記導電性膜内に位置
するように上記の渦電流損失測定センサを上記導電性膜
に近接して対向配置することにより、極めて微小な領域
でのみ渦電流を励起することができる。これにより、局
所的な領域で渦電流損失量を測定できるので、測定対象
を破壊することなく、また、導電性膜の成膜工程、エッ
チング工程または研磨工程を妨げるおそれもない、高精
度の渦電流損失測定センサが提供される。
る磁束は、上記第１の透磁性部材を介して上記開口部か
らのみ外部へ漏れ出し、その後曲線を描いて上記第２の
透磁性部材を経由して上記第１の透磁性部材へ戻るとい
う磁路を形成する。また、上記第２の透磁性部材によ
り、磁束がセンサ外部の周辺へ漏れ出すことが防止され
る。これにより、上記曲線を急峻なものとすることがで
きる。従って、上記曲線の頂点が上記導電性膜内に位置
するように上記の渦電流損失測定センサを上記導電性膜
に近接して対向配置することにより、極めて微小な領域
でのみ渦電流を励起することができる。これにより、局
所的な領域で渦電流損失量を測定できるので、測定対象
を破壊することなく、また、導電性膜の成膜工程、エッ
チング工程または研磨工程を妨げるおそれもない、高精
度の渦電流損失測定センサが提供される。
【００２１】また、本発明の第２の態様によれば、高周
波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起する渦電流励起コイルと、上記渦
電流励起コイル内で上記渦電流励起コイルにより周回さ
れるように設けられ、上記渦電流により発生する磁界と
上記高周波磁界との合成磁界を受信する受信コイルと、
第１の透磁性材料で形成され、上記受信コイル内に挿設
されてコアをなす第１の透磁性部材と、第２の透磁性材
料で形成され上記第１の透磁性部材と上記受信コイルと
上記渦電流励起コイルとを包むように設けられ、上記導
電性膜との対向面において上記受信コイルの少なくとも
一部の領域が露出するように開口が形成された第２の透
磁性部材と、を備える渦電流損失測定センサが提供され
る。
波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起する渦電流励起コイルと、上記渦
電流励起コイル内で上記渦電流励起コイルにより周回さ
れるように設けられ、上記渦電流により発生する磁界と
上記高周波磁界との合成磁界を受信する受信コイルと、
第１の透磁性材料で形成され、上記受信コイル内に挿設
されてコアをなす第１の透磁性部材と、第２の透磁性材
料で形成され上記第１の透磁性部材と上記受信コイルと
上記渦電流励起コイルとを包むように設けられ、上記導
電性膜との対向面において上記受信コイルの少なくとも
一部の領域が露出するように開口が形成された第２の透
磁性部材と、を備える渦電流損失測定センサが提供され
る。
【００２２】このように、渦電流励起用コイルと受信用
コイルとを備えることにより、より優れた分解能を有す
る渦電流損失測定センサが提供される。
コイルとを備えることにより、より優れた分解能を有す
る渦電流損失測定センサが提供される。
【００２３】上記開口は、上記導電性膜の局所的領域に
のみ磁束が浸み出すように、上記第１の透磁性部材との
距離が調整されて設けられると良い。
のみ磁束が浸み出すように、上記第１の透磁性部材との
距離が調整されて設けられると良い。
【００２４】上述した渦電流損失測定センサにおいて、
上記開口の表面部または上記開口および上記開口近傍領
域の表面部は、上記第２の透磁性材料よりも透磁率が高
い第３の透磁性材料を用いて形成されることが望まし
い。これにより、上記開口から浸み出す磁束をさらに局
所的な領域に集中させることが可能になる。
上記開口の表面部または上記開口および上記開口近傍領
域の表面部は、上記第２の透磁性材料よりも透磁率が高
い第３の透磁性材料を用いて形成されることが望まし
い。これにより、上記開口から浸み出す磁束をさらに局
所的な領域に集中させることが可能になる。
【００２５】上記第１乃至第３の透磁性材料は、電気的
絶縁材料を含み、また、この電気的絶縁材料は、フェラ
イトを含むと好適である。
絶縁材料を含み、また、この電気的絶縁材料は、フェラ
イトを含むと好適である。
【００２６】また、本発明の第３の態様によれば、高周
波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起させるとともに、上記渦電流に起
因する渦電流損失の影響を受けた上記高周波電流を出力
する渦電流損失測定センサと、この渦電流損失測定セン
サから出力された上記高周波電流を検知し、上記渦電流
損失測定センサのインピーダンスの変化、上記高周波電
流の電流値の変化または上記高周波電流の位相の変化を
測定して上記渦電流損失の大きさを示すデータとして出
力する渦電流損失測定手段と、上記導電性膜と上記渦電
流損失測定センサとの距離を測定する距離測定手段と、
上記渦電流損失測定手段の測定結果と上記距離測定手段
の測定結果に基づいて上記導電性膜の膜厚を算出する膜
厚演算手段と、を備える膜厚測定装置が提供される。
波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起させるとともに、上記渦電流に起
因する渦電流損失の影響を受けた上記高周波電流を出力
する渦電流損失測定センサと、この渦電流損失測定セン
サから出力された上記高周波電流を検知し、上記渦電流
損失測定センサのインピーダンスの変化、上記高周波電
流の電流値の変化または上記高周波電流の位相の変化を
測定して上記渦電流損失の大きさを示すデータとして出
力する渦電流損失測定手段と、上記導電性膜と上記渦電
流損失測定センサとの距離を測定する距離測定手段と、
上記渦電流損失測定手段の測定結果と上記距離測定手段
の測定結果に基づいて上記導電性膜の膜厚を算出する膜
厚演算手段と、を備える膜厚測定装置が提供される。
【００２７】上記距離測定手段が上記導電性膜と上記渦
電流損失測定センサとの距離を測定し、この測定された
距離と上記渦電流損失測定センサのインピーダンスの変
化、上記高周波電流の電流値の変化、または上記高周波
電流の位相の変化に基づいて上記膜厚演算手段が上記導
電性膜の膜厚を算出する。これにより、高い精度で膜厚
を測定する非接触・非破壊の膜厚測定装置が提供され
る。
電流損失測定センサとの距離を測定し、この測定された
距離と上記渦電流損失測定センサのインピーダンスの変
化、上記高周波電流の電流値の変化、または上記高周波
電流の位相の変化に基づいて上記膜厚演算手段が上記導
電性膜の膜厚を算出する。これにより、高い精度で膜厚
を測定する非接触・非破壊の膜厚測定装置が提供され
る。
【００２８】上記高周波電流の周波数は、約１ＭＨｚ〜
約１０ＭＨｚが好ましい。
約１０ＭＨｚが好ましい。
【００２９】上述した膜厚測定装置において、上記渦電
流損失測定センサは、上記高周波電流を受けて高周波磁
界を励磁して測定対象である導電性膜に渦電流を励起す
るとともに、上記渦電流により発生する磁界と上記高周
波磁界との合成磁界を受信して上記渦電流に起因する渦
電流損失の影響を受けた上記高周波電流を出力する励起
受信一体型コイルと、第１の透磁性材料で形成され、上
記励起受信一体型コイル内に挿設されてコアをなす第１
の透磁性部材と、第２の透磁性材料で形成され、上記第
１の透磁性部材および上記励起受信一体型コイルを包む
ように設けられた第２の透磁性部材と、を有することが
好ましい。
流損失測定センサは、上記高周波電流を受けて高周波磁
界を励磁して測定対象である導電性膜に渦電流を励起す
るとともに、上記渦電流により発生する磁界と上記高周
波磁界との合成磁界を受信して上記渦電流に起因する渦
電流損失の影響を受けた上記高周波電流を出力する励起
受信一体型コイルと、第１の透磁性材料で形成され、上
記励起受信一体型コイル内に挿設されてコアをなす第１
の透磁性部材と、第２の透磁性材料で形成され、上記第
１の透磁性部材および上記励起受信一体型コイルを包む
ように設けられた第２の透磁性部材と、を有することが
好ましい。
【００３０】また、上記渦電流損失測定センサは、上記
高周波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象であ
る導電性膜に渦電流を励起する渦電流励起コイルと、上
記渦電流励起コイル内で上記渦電流励起コイルにより周
回されるように設けられ、上記渦電流により発生する磁
界と上記高周波磁界との合成磁界を受信して上記渦電流
に起因する渦電流損失の影響を受けた上記高周波電流を
出力する受信コイルと、第１の透磁性材料で形成され、
上記受信コイル内に挿設されてコアをなす第１の透磁性
部材と、第２の透磁性材料で形成され、上記第１の透磁
性部材、上記受信コイルおよび上記渦電流励起コイルを
包むように設けられた第２の透磁性部材と、を有するも
のでも良い。
高周波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象であ
る導電性膜に渦電流を励起する渦電流励起コイルと、上
記渦電流励起コイル内で上記渦電流励起コイルにより周
回されるように設けられ、上記渦電流により発生する磁
界と上記高周波磁界との合成磁界を受信して上記渦電流
に起因する渦電流損失の影響を受けた上記高周波電流を
出力する受信コイルと、第１の透磁性材料で形成され、
上記受信コイル内に挿設されてコアをなす第１の透磁性
部材と、第２の透磁性材料で形成され、上記第１の透磁
性部材、上記受信コイルおよび上記渦電流励起コイルを
包むように設けられた第２の透磁性部材と、を有するも
のでも良い。
【００３１】上記第２の高透磁性部材は、上記導電性膜
との対向面において、上記励起受信一体型コイルまたは
上記受信コイルの少なくとも一部の領域が露出するよう
に開口が形成されると好適である。
との対向面において、上記励起受信一体型コイルまたは
上記受信コイルの少なくとも一部の領域が露出するよう
に開口が形成されると好適である。
【００３２】上記第２の透磁性部材に上記開口が形成さ
れる場合は、導電性膜の膜厚を局所的に測定することが
できる。これにより、パターンが形成された基板上に形
成された導電性膜など、膜厚のばらつきが大きな導電性
膜であっても、高い精度で測定することができる。この
ことは、成膜工程に並行して膜厚をモニタする場合に特
に利点がある。
れる場合は、導電性膜の膜厚を局所的に測定することが
できる。これにより、パターンが形成された基板上に形
成された導電性膜など、膜厚のばらつきが大きな導電性
膜であっても、高い精度で測定することができる。この
ことは、成膜工程に並行して膜厚をモニタする場合に特
に利点がある。
【００３３】また、上記開口は、上記導電性膜の局所的
領域にのみ磁束が浸み出すように、上記第１の透磁性部
材との距離が調整されて形成されると良い。
領域にのみ磁束が浸み出すように、上記第１の透磁性部
材との距離が調整されて形成されると良い。
【００３４】また、上記開口の表面部または上記開口の
表面部および上記開口近傍領域の表面部は、上記第２の
透磁性材料よりも透磁率が高い第３の透磁性材料を用い
て形成されると良い。これにより、上記開口から浸み出
す磁束をさらに局所的な領域に集中させることが可能に
なる。
表面部および上記開口近傍領域の表面部は、上記第２の
透磁性材料よりも透磁率が高い第３の透磁性材料を用い
て形成されると良い。これにより、上記開口から浸み出
す磁束をさらに局所的な領域に集中させることが可能に
なる。
【００３５】上記膜厚測定装置が備える上記渦電流損失
測定センサにおいて、上記第１乃至第３の透磁性材料
は、電気的絶縁材料を含み、また、この電気的絶縁材料
は、フェライトを含むと好適である。
測定センサにおいて、上記第１乃至第３の透磁性材料
は、電気的絶縁材料を含み、また、この電気的絶縁材料
は、フェライトを含むと好適である。
【００３６】上述の膜厚測定装置は、上記渦電流損失測
定センサと上記導電性膜との上記距離、上記高周波電流
の周波数、上記導電性膜の膜厚および上記導電性膜の抵
抗率と、上記渦電流損失測定センサのインピーダンスの
変化との相互関係、または、上記距離、上記周波数、上
記膜厚および上記抵抗率と、上記高周波電流の電流値の
変化との相互関係、または、上記距離、上記周波数、上
記膜厚および上記抵抗率と、上記高周波電流の位相の変
化との相互関係を表わす測定用データを格納する記憶手
段をさらに備え、上記膜厚演算手段は、測定された上記
渦電流損失測定センサのインピーダンスの変化、上記高
周波電流の電流値の変化、または上記高周波電流の位相
の変化を上記測定用データと照合することにより上記導
電性膜の膜厚を算出することが好ましい。
定センサと上記導電性膜との上記距離、上記高周波電流
の周波数、上記導電性膜の膜厚および上記導電性膜の抵
抗率と、上記渦電流損失測定センサのインピーダンスの
変化との相互関係、または、上記距離、上記周波数、上
記膜厚および上記抵抗率と、上記高周波電流の電流値の
変化との相互関係、または、上記距離、上記周波数、上
記膜厚および上記抵抗率と、上記高周波電流の位相の変
化との相互関係を表わす測定用データを格納する記憶手
段をさらに備え、上記膜厚演算手段は、測定された上記
渦電流損失測定センサのインピーダンスの変化、上記高
周波電流の電流値の変化、または上記高周波電流の位相
の変化を上記測定用データと照合することにより上記導
電性膜の膜厚を算出することが好ましい。
【００３７】また、上記膜厚測定装置は、上記導電性膜
が表面に成膜される基板を支持するステージと、上記距
離測定手段の測定結果に基づいて上記ステージと渦電流
損失測定センサとの相対的位置関係を制御する制御手段
と、さらに備えることが望ましい。
が表面に成膜される基板を支持するステージと、上記距
離測定手段の測定結果に基づいて上記ステージと渦電流
損失測定センサとの相対的位置関係を制御する制御手段
と、さらに備えることが望ましい。
【００３８】上記制御手段により、上記距離測定装置の
測定結果に基づいて上記ステージと渦電流損失測定セン
サとの距離をほぼ一定に保持することが可能になる。
測定結果に基づいて上記ステージと渦電流損失測定セン
サとの距離をほぼ一定に保持することが可能になる。
【００３９】上記制御手段は、上記導電性膜への渦電流
の励起に先立って、上記渦電流の影響を免れる領域に上
記渦電流損失測定センサを移動させ、上記渦電流損失測
定手段は、上記渦電流の影響を免れる領域で測定した上
記渦電流損失測定センサのインピーダンス、上記高周波
電流の電流値または上記高周波電流の位相を測定基準値
として測定し、上記膜厚演算手段は、算出した膜厚を上
記測定基準値に基づいて補正すると好適である。
の励起に先立って、上記渦電流の影響を免れる領域に上
記渦電流損失測定センサを移動させ、上記渦電流損失測
定手段は、上記渦電流の影響を免れる領域で測定した上
記渦電流損失測定センサのインピーダンス、上記高周波
電流の電流値または上記高周波電流の位相を測定基準値
として測定し、上記膜厚演算手段は、算出した膜厚を上
記測定基準値に基づいて補正すると好適である。
【００４０】上記補正処理により、外部要因または内部
要因による測定誤差を適宜補正することができる。
要因による測定誤差を適宜補正することができる。
【００４１】上記膜厚測定装置において、上記渦電流の
影響を免れる領域には、測定の基準となる基準導電性膜
が所定の膜厚で予め準備され、上記制御手段は、上記測
定対象である導電性膜への渦電流の励起に先立って、上
記基準導電性膜が準備された領域に上記渦電流損失測定
センサを移動させ、上記渦電流損失測定手段は、上記基
準導電性膜が形成された領域で測定した上記渦電流損失
測定センサのインピーダンス、上記高周波電流の電流
値、または上記高周波電流の位相を測定基準値として測
定すると良い。
影響を免れる領域には、測定の基準となる基準導電性膜
が所定の膜厚で予め準備され、上記制御手段は、上記測
定対象である導電性膜への渦電流の励起に先立って、上
記基準導電性膜が準備された領域に上記渦電流損失測定
センサを移動させ、上記渦電流損失測定手段は、上記基
準導電性膜が形成された領域で測定した上記渦電流損失
測定センサのインピーダンス、上記高周波電流の電流
値、または上記高周波電流の位相を測定基準値として測
定すると良い。
【００４２】また、上記基準導電性膜は、互いに異なる
導電率を有する導電材料から互いに異なる膜厚で形成さ
れた複数の基準導電性膜であり、上記渦電流損失測定手
段は、複数の測定基準値を測定し、上記膜厚演算手段
は、算出した膜厚を上記複数の測定基準値に基づいて補
正することとするとさらに好ましい。
導電率を有する導電材料から互いに異なる膜厚で形成さ
れた複数の基準導電性膜であり、上記渦電流損失測定手
段は、複数の測定基準値を測定し、上記膜厚演算手段
は、算出した膜厚を上記複数の測定基準値に基づいて補
正することとするとさらに好ましい。
【００４３】上述した膜厚測定装置は、上記ステージを
移動させるステージ移動手段と、上記渦電流損失測定セ
ンサを移動させるセンサ移動手段とをさらに備え、上記
制御手段は、上記導電性膜の成膜工程、エッチング工程
または研磨工程に並行して上記渦電流損失測定センサが
上記導電性膜との間でほぼ一定の相互間距離を保持しつ
つ上記導電性膜上を走査するように、上記ステージ移動
手段もしくは上記センサ移動手段または上記ステージ移
動手段および上記センサ移動手段を制御すると好適であ
る。
移動させるステージ移動手段と、上記渦電流損失測定セ
ンサを移動させるセンサ移動手段とをさらに備え、上記
制御手段は、上記導電性膜の成膜工程、エッチング工程
または研磨工程に並行して上記渦電流損失測定センサが
上記導電性膜との間でほぼ一定の相互間距離を保持しつ
つ上記導電性膜上を走査するように、上記ステージ移動
手段もしくは上記センサ移動手段または上記ステージ移
動手段および上記センサ移動手段を制御すると好適であ
る。
【００４４】上記制御手段により、上記渦電流損失測定
センサを走査させることにより、高速で膜厚を測定する
ことができる。
センサを走査させることにより、高速で膜厚を測定する
ことができる。
【００４５】また、本発明にかかる膜厚測定装置は、上
記ステージを移動させるステージ移動手段をさらに備
え、上記制御手段は、上記導電性膜の成膜工程、エッチ
ング工程または研磨工程に並行して上記渦電流損失測定
センサが上記導電性膜上を走査するように、上記ステー
ジ移動手段を制御し、上記膜厚演算手段は、上記距離測
定手段の測定結果を受けて、算出した上記膜厚値を補正
することとしても良い。
記ステージを移動させるステージ移動手段をさらに備
え、上記制御手段は、上記導電性膜の成膜工程、エッチ
ング工程または研磨工程に並行して上記渦電流損失測定
センサが上記導電性膜上を走査するように、上記ステー
ジ移動手段を制御し、上記膜厚演算手段は、上記距離測
定手段の測定結果を受けて、算出した上記膜厚値を補正
することとしても良い。
【００４６】上記距離測定手段の測定結果を受けて、算
出した上記膜厚値を補正することにより、測定動作中に
上記距離を一定に保持する必要がなくなる。これによ
り、成膜工程とリアルタイムでかつさらに高速で上記渦
電流損失測定センサを導電性膜上で走査させることがで
きる。
出した上記膜厚値を補正することにより、測定動作中に
上記距離を一定に保持する必要がなくなる。これによ
り、成膜工程とリアルタイムでかつさらに高速で上記渦
電流損失測定センサを導電性膜上で走査させることがで
きる。
【００４７】上記渦電流損失測定センサは、上記高周波
電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導電
性膜に渦電流を励起するとともに、上記渦電流により発
生する磁界と上記高周波磁界との合成磁界を受信して上
記渦電流に起因する渦電流損失の影響を受けた上記高周
波電流を出力する励起受信一体型の空芯コイルを含み、
上記距離測定手段は、上記空芯コイルの上方に設けら
れ、レーザ光を射出して上記空芯コイルの空芯を経由し
て上記導電性膜の表面に入射させ、上記空芯を経由して
上記導電性膜の表面からの反射光を受け取るレーザ変位
センサを含むと良い。
電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導電
性膜に渦電流を励起するとともに、上記渦電流により発
生する磁界と上記高周波磁界との合成磁界を受信して上
記渦電流に起因する渦電流損失の影響を受けた上記高周
波電流を出力する励起受信一体型の空芯コイルを含み、
上記距離測定手段は、上記空芯コイルの上方に設けら
れ、レーザ光を射出して上記空芯コイルの空芯を経由し
て上記導電性膜の表面に入射させ、上記空芯を経由して
上記導電性膜の表面からの反射光を受け取るレーザ変位
センサを含むと良い。
【００４８】また、上記渦電流損失測定センサは、上記
高周波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象であ
る導電性膜に渦電流を励起する渦電流励起コイルと、上
記渦電流励起コイル内で上記渦電流励起コイルにより周
回されるように設けられ、上記渦電流により発生する磁
界と上記高周波磁界との合成磁界を受信して上記渦電流
に起因する渦電流損失の影響を受けた上記高周波電流を
出力する空芯の受信コイルと、を含み、上記距離測定手
段は、上記受信コイルの上方に設けられ、レーザ光を射
出して上記受信コイルの空芯を経由して上記導電性膜の
表面に入射させ、上記空芯を経由して上記導電性膜の表
面からの反射光を受け取るレーザ変位センサを含むもの
でも良い。
高周波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象であ
る導電性膜に渦電流を励起する渦電流励起コイルと、上
記渦電流励起コイル内で上記渦電流励起コイルにより周
回されるように設けられ、上記渦電流により発生する磁
界と上記高周波磁界との合成磁界を受信して上記渦電流
に起因する渦電流損失の影響を受けた上記高周波電流を
出力する空芯の受信コイルと、を含み、上記距離測定手
段は、上記受信コイルの上方に設けられ、レーザ光を射
出して上記受信コイルの空芯を経由して上記導電性膜の
表面に入射させ、上記空芯を経由して上記導電性膜の表
面からの反射光を受け取るレーザ変位センサを含むもの
でも良い。
【００４９】上記レーザ変位センサは、上記空芯コイル
または上記受信コイルの空芯を経由して上記導電性膜の
表面にレーザ光を照射し、かつ、上記空芯を経由してそ
の反射光を受け取るので、上記レーザ光は、上記空芯の
中心線と上記導電性膜の表面との交点またはその近傍領
域に照射する。従って、上記渦電流損失測定センサと上
記導電性膜との上記距離を直接測定することができる。
これにより、上記距離の測定と渦電流損失の測定とを同
時並行で実行することが可能になる。
または上記受信コイルの空芯を経由して上記導電性膜の
表面にレーザ光を照射し、かつ、上記空芯を経由してそ
の反射光を受け取るので、上記レーザ光は、上記空芯の
中心線と上記導電性膜の表面との交点またはその近傍領
域に照射する。従って、上記渦電流損失測定センサと上
記導電性膜との上記距離を直接測定することができる。
これにより、上記距離の測定と渦電流損失の測定とを同
時並行で実行することが可能になる。
【００５０】前述した膜厚測定装置においては、上記導
電性膜の膜厚測定に先立って上記レーザ変位センサを駆
動して上記距離を測定し、この測定結果に対して測定誤
差を補正する距離測定誤差補正手段をさらに備え、上記
制御手段は、上記渦電流損失測定センサが略一定の相互
間距離を保持しつつ上記導電性膜上を走査するように、
上記距離測定誤差補正手段により補正された測定距離に
基づいて上記ステージ移動手段および上記センサ移動手
段を制御することが好ましい。また、上記渦電流損失測
定センサが略一定の相互間距離を保持しつつ上記導電性
膜上を走査することとは代替的に、上記膜厚演算手段
が、算出した上記膜厚値を上記距離測定誤差補正手段に
より補正された測定距離に基づいて補正することとして
も良い。
電性膜の膜厚測定に先立って上記レーザ変位センサを駆
動して上記距離を測定し、この測定結果に対して測定誤
差を補正する距離測定誤差補正手段をさらに備え、上記
制御手段は、上記渦電流損失測定センサが略一定の相互
間距離を保持しつつ上記導電性膜上を走査するように、
上記距離測定誤差補正手段により補正された測定距離に
基づいて上記ステージ移動手段および上記センサ移動手
段を制御することが好ましい。また、上記渦電流損失測
定センサが略一定の相互間距離を保持しつつ上記導電性
膜上を走査することとは代替的に、上記膜厚演算手段
が、算出した上記膜厚値を上記距離測定誤差補正手段に
より補正された測定距離に基づいて補正することとして
も良い。
【００５１】上記距離測定誤差補正手段が膜厚測定に先
立って上記距離の測定誤差を補正するので、ＬＳＩパタ
ーン上に形成されて反射率の変化が大きい導電性膜や表
面のラフネスが激しい導電性膜についても、少ない測定
点数で上記距離の測定精度を向上させることができる。
立って上記距離の測定誤差を補正するので、ＬＳＩパタ
ーン上に形成されて反射率の変化が大きい導電性膜や表
面のラフネスが激しい導電性膜についても、少ない測定
点数で上記距離の測定精度を向上させることができる。
【００５２】また、本発明にかかる膜厚測定装置におい
て、上記距離測定手段は、上記渦電流損失測定センサに
近接して設けられた電極を有し、この電極と上記導電性
膜との間の静電容量に基づいて上記距離を測定する静電
容量式変位センサを含むことが望ましい。
て、上記距離測定手段は、上記渦電流損失測定センサに
近接して設けられた電極を有し、この電極と上記導電性
膜との間の静電容量に基づいて上記距離を測定する静電
容量式変位センサを含むことが望ましい。
【００５３】上記静電容量式変位センサは上記導電性膜
の表面における光の反射率や表面のラフネスの影響を受
けないので、上記距離測定手段は、上記渦電流損失測定
センサと上記導電性膜との上記距離を高い精度で測定す
ることができる。この場合、上記導電性膜はグランド電
位に保持される。これは、上記導電性膜が形成される基
板の側面をグランドに接続することにより、または、上
記導電性膜の領域のうちで膜厚測定に影響を与えない領
域の表面もしくは裏面をグランドに接続することによ
り、実現される。
の表面における光の反射率や表面のラフネスの影響を受
けないので、上記距離測定手段は、上記渦電流損失測定
センサと上記導電性膜との上記距離を高い精度で測定す
ることができる。この場合、上記導電性膜はグランド電
位に保持される。これは、上記導電性膜が形成される基
板の側面をグランドに接続することにより、または、上
記導電性膜の領域のうちで膜厚測定に影響を与えない領
域の表面もしくは裏面をグランドに接続することによ
り、実現される。
【００５４】上記測定電極は、その底面が上記渦電流損
失測定センサの底面と実質的に同一の平面内に位置する
ように配設されることが好ましい。これにより、上記距
離を直接測定することができる。
失測定センサの底面と実質的に同一の平面内に位置する
ように配設されることが好ましい。これにより、上記距
離を直接測定することができる。
【００５５】また、上記測定電極は、高抵抗材料で形成
された薄膜電極であると良い。これにより、上記測定電
極自身に渦電流が発生するおそれを低減することができ
る。
された薄膜電極であると良い。これにより、上記測定電
極自身に渦電流が発生するおそれを低減することができ
る。
【００５６】また、上記測定電極は、上記渦電流損失測
定センサを周回するリング形状を有し、上記測定電極の
外径は、上記渦電流損失測定センサにより上記導電性膜
に励起された渦電流により渦電流損失が発生する領域の
直径と実質的に同一であり、さらに、上記測定電極の内
径は、上記渦電流損失測定センサにより上記測定電極内
に励起される渦電流が測定上無視できる程度に小さく、
かつ、上記測定電極と上記導電性膜との間の上記静電容
量が測定できる程度の表面積を上記測定電極に与えるよ
うに選択されると好適である。これにより、上記渦電流
の発生をさらに回避できる。
定センサを周回するリング形状を有し、上記測定電極の
外径は、上記渦電流損失測定センサにより上記導電性膜
に励起された渦電流により渦電流損失が発生する領域の
直径と実質的に同一であり、さらに、上記測定電極の内
径は、上記渦電流損失測定センサにより上記測定電極内
に励起される渦電流が測定上無視できる程度に小さく、
かつ、上記測定電極と上記導電性膜との間の上記静電容
量が測定できる程度の表面積を上記測定電極に与えるよ
うに選択されると好適である。これにより、上記渦電流
の発生をさらに回避できる。
【００５７】上述の膜厚測定装置において、上記ステー
ジは、絶縁材料または上記高周波磁界を受けて測定上無
視できる程度の渦電流のみが発生するような導電率を有
する材料で形成されると良い。これにより、ステージで
発生する渦電流損が大幅に抑制されるので、測定の精度
をさらに高めることができる。
ジは、絶縁材料または上記高周波磁界を受けて測定上無
視できる程度の渦電流のみが発生するような導電率を有
する材料で形成されると良い。これにより、ステージで
発生する渦電流損が大幅に抑制されるので、測定の精度
をさらに高めることができる。
【００５８】上記膜厚測定装置は、上記高周波電流の周
波数を制御する周波数制御手段をさらに備えることが望
ましい。
波数を制御する周波数制御手段をさらに備えることが望
ましい。
【００５９】渦電流の上記導電性膜への浸透深度は、渦
電流を励起する磁場の周波数に応じて変化する。従っ
て、導電性膜の膜厚の予想値に応じて上記高周波電流の
周波数を柔軟に調整することにより、装置の分解能を高
めることができる。
電流を励起する磁場の周波数に応じて変化する。従っ
て、導電性膜の膜厚の予想値に応じて上記高周波電流の
周波数を柔軟に調整することにより、装置の分解能を高
めることができる。
【００６０】また、本発明にかかる膜厚測定装置を上記
導電性膜の成膜工程に並行して用いる場合は、膜厚の変
化に応じて上記高周波電流の周波数を適宜調整すること
ができる。これにより、さらに高速で上記基板面内を走
査できるとともに、リアルタイムで高精度の膜厚モニタ
リングが可能になる。
導電性膜の成膜工程に並行して用いる場合は、膜厚の変
化に応じて上記高周波電流の周波数を適宜調整すること
ができる。これにより、さらに高速で上記基板面内を走
査できるとともに、リアルタイムで高精度の膜厚モニタ
リングが可能になる。
【００６１】また、上記導電性膜は、導電性材料を含む
回路パターンまたは下地導電性膜の上方に成膜され、上
記膜厚測定装置の上記膜厚演算手段は、上記回路パター
ンまたは上記下地導電性膜の膜厚値を下層膜厚値として
予め算出し、上記導電性膜の成膜中または成膜後に上記
下層膜厚値と上記導電性膜の膜厚値との合計膜厚値を算
出し、この合計膜厚値から上記下層膜厚値を減算すると
好適である。このように、予め算出した下層膜厚値を合
計膜厚値から減算するので、測定対象の導電性膜が回路
パターンまたは下地導電性膜の上方に成膜された場合で
あってもその膜厚値のみを正確に測定することができ
る。
回路パターンまたは下地導電性膜の上方に成膜され、上
記膜厚測定装置の上記膜厚演算手段は、上記回路パター
ンまたは上記下地導電性膜の膜厚値を下層膜厚値として
予め算出し、上記導電性膜の成膜中または成膜後に上記
下層膜厚値と上記導電性膜の膜厚値との合計膜厚値を算
出し、この合計膜厚値から上記下層膜厚値を減算すると
好適である。このように、予め算出した下層膜厚値を合
計膜厚値から減算するので、測定対象の導電性膜が回路
パターンまたは下地導電性膜の上方に成膜された場合で
あってもその膜厚値のみを正確に測定することができ
る。
【００６２】上述した膜厚測定装置は、複数の上記渦電
流損失測定センサを備えることが望ましい。
流損失測定センサを備えることが望ましい。
【００６３】複数の渦電流損失測定センサを同時に制御
して上記基板上の上記導電性膜の面内で走査することに
より、膜厚の分布を高速で測定することができる。
して上記基板上の上記導電性膜の面内で走査することに
より、膜厚の分布を高速で測定することができる。
【００６４】上記渦電流損失測定センサは、上記測定の
対象となる上記導電性膜が成膜される面、エッチングさ
れる面、または研磨される面に対向して設けられる場合
と、上記測定の対象となる上記導電性膜が形成される面
とは反対側の基板面に対向して設けられる場合と、上記
測定の対象となる上記導電性膜が形成される面と上記測
定対象である導電性膜が形成される面とは反対側の基板
面のいずれにも対向して設けられる場合と、を含む。
対象となる上記導電性膜が成膜される面、エッチングさ
れる面、または研磨される面に対向して設けられる場合
と、上記測定の対象となる上記導電性膜が形成される面
とは反対側の基板面に対向して設けられる場合と、上記
測定の対象となる上記導電性膜が形成される面と上記測
定対象である導電性膜が形成される面とは反対側の基板
面のいずれにも対向して設けられる場合と、を含む。
【００６５】渦電流損失測定センサを測定の対象となる
上記導電性膜が成膜される面、エッチングされる面また
は研磨される面とは反対側の基板面に対向して設ける場
合は、成膜工程、エッチング工程または研磨工程におい
て、測定対象である導電成膜の成膜、エッチングまたは
研磨を妨げるおそれが解消し、基板面に渦電流損失測定
センサを接触させて測定することも可能である。さら
に、ＣＭＰ研磨工程においては、研磨用ツールとの接触
を回避しながら走査する必要もなくなる。これにより、
測定上の制約が大幅に減少し、設計の自由度および測定
のスループットのいずれについても優れた膜厚測定装置
が提供される。
上記導電性膜が成膜される面、エッチングされる面また
は研磨される面とは反対側の基板面に対向して設ける場
合は、成膜工程、エッチング工程または研磨工程におい
て、測定対象である導電成膜の成膜、エッチングまたは
研磨を妨げるおそれが解消し、基板面に渦電流損失測定
センサを接触させて測定することも可能である。さら
に、ＣＭＰ研磨工程においては、研磨用ツールとの接触
を回避しながら走査する必要もなくなる。これにより、
測定上の制約が大幅に減少し、設計の自由度および測定
のスループットのいずれについても優れた膜厚測定装置
が提供される。
【００６６】また、本発明の第４の態様によれば、高周
波磁界を励磁して測定対象である導電性膜に渦電流を励
起させるとともにこの渦電流に起因する渦電流損失を検
知する渦電流損失測定センサと距離測定手段とを備える
膜厚測定装置を用いた膜厚測定方法であって、上記距離
測定手段により上記渦電流損失測定センサおよび上記導
電性膜間の距離を測定する距離測定工程と、上記渦電流
損失測定センサに高周波電流を供給し、上記高周波磁界
を励磁して上記導電性膜に渦電流を励起し、上記渦電流
損失測定センサから出力される上記高周波電流から上記
渦電流損失測定センサのインピーダンスの変化、上記高
周波電流の電流値の変化、または上記高周波電流の位相
の変化を測定する渦電流損失測定工程と、上記インピー
ダンスの変化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導
電性膜間の上記距離、または、上記高周波電流の上記電
流値の変化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導電
性膜間の上記距離、または、上記高周波電流の位相の変
化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導電性膜間の
上記距離に基づいて、上記導電性膜の膜厚を算出する膜
厚算出工程と、を備える膜厚測定方法が提供される。
波磁界を励磁して測定対象である導電性膜に渦電流を励
起させるとともにこの渦電流に起因する渦電流損失を検
知する渦電流損失測定センサと距離測定手段とを備える
膜厚測定装置を用いた膜厚測定方法であって、上記距離
測定手段により上記渦電流損失測定センサおよび上記導
電性膜間の距離を測定する距離測定工程と、上記渦電流
損失測定センサに高周波電流を供給し、上記高周波磁界
を励磁して上記導電性膜に渦電流を励起し、上記渦電流
損失測定センサから出力される上記高周波電流から上記
渦電流損失測定センサのインピーダンスの変化、上記高
周波電流の電流値の変化、または上記高周波電流の位相
の変化を測定する渦電流損失測定工程と、上記インピー
ダンスの変化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導
電性膜間の上記距離、または、上記高周波電流の上記電
流値の変化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導電
性膜間の上記距離、または、上記高周波電流の位相の変
化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導電性膜間の
上記距離に基づいて、上記導電性膜の膜厚を算出する膜
厚算出工程と、を備える膜厚測定方法が提供される。
【００６７】上記膜厚測定方法によれば、上記インピー
ダンスの変化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導
電性膜間の上記距離、または、上記高周波電流の上記電
流値の変化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導電
性膜間の上記距離、または、上記高周波電流の位相の変
化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導電性膜間の
上記距離に基づいて、上記導電性膜の膜厚を算出するの
で、非接触・非破壊の態様で高精度の膜厚測定を実現で
きる。
ダンスの変化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導
電性膜間の上記距離、または、上記高周波電流の上記電
流値の変化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導電
性膜間の上記距離、または、上記高周波電流の位相の変
化と上記渦電流損失測定センサおよび上記導電性膜間の
上記距離に基づいて、上記導電性膜の膜厚を算出するの
で、非接触・非破壊の態様で高精度の膜厚測定を実現で
きる。
【００６８】上記距離測定手段は、光学式変位センサを
含み、上記膜厚測定方法は、上記導電性膜の膜厚測定に
先立って上記光学式変位センサを駆動して上記距離を測
定し、この測定結果に対して測定誤差を補正する距離測
定誤差補正工程をさらに備え、上記膜厚算出工程は、算
出した上記膜厚値を上記距離測定誤差補正工程により補
正された測定距離に基づいて補正する工程を含むことが
好ましい。
含み、上記膜厚測定方法は、上記導電性膜の膜厚測定に
先立って上記光学式変位センサを駆動して上記距離を測
定し、この測定結果に対して測定誤差を補正する距離測
定誤差補正工程をさらに備え、上記膜厚算出工程は、算
出した上記膜厚値を上記距離測定誤差補正工程により補
正された測定距離に基づいて補正する工程を含むことが
好ましい。
【００６９】上記距離測定誤差補正工程をさらに備える
ので、ＬＳＩパターン上に形成されて反射率の変化が大
きい導電性膜や表面のラフネスが激しい導電性膜につい
ても、少ない測定点数で上記距離の測定精度を向上させ
ることができる。
ので、ＬＳＩパターン上に形成されて反射率の変化が大
きい導電性膜や表面のラフネスが激しい導電性膜につい
ても、少ない測定点数で上記距離の測定精度を向上させ
ることができる。
【００７０】上記渦電流測定センサは、空芯コイルを含
み、上記距離測定手段は、上記空芯コイルの上方に設け
られ、レーザ光を射出して上記空芯コイルの空芯を経由
して上記導電性膜の表面に入射させ、上記空芯を経由し
て上記導電性膜の表面からの反射光を受け取るレーザ変
位センサを含み、上記距離測定工程と、上記渦電流損失
測定工程とは、並行して同時に実行されることが望まし
い。
み、上記距離測定手段は、上記空芯コイルの上方に設け
られ、レーザ光を射出して上記空芯コイルの空芯を経由
して上記導電性膜の表面に入射させ、上記空芯を経由し
て上記導電性膜の表面からの反射光を受け取るレーザ変
位センサを含み、上記距離測定工程と、上記渦電流損失
測定工程とは、並行して同時に実行されることが望まし
い。
【００７１】上記レーザ変位センサは、上記空芯コイル
の空芯を経由して上記導電性膜の表面にレーザ光を照射
し、かつ、上記空芯を経由してその反射光を受け取るの
で、上記レーザ光は、上記空芯の中心線と上記導電性膜
の表面との交点またはその近傍領域に照射する。従っ
て、上記渦電流損失測定センサと上記導電性膜との上記
距離を直接測定することができる。これにより、上記距
離の測定精度を高めることができる。
の空芯を経由して上記導電性膜の表面にレーザ光を照射
し、かつ、上記空芯を経由してその反射光を受け取るの
で、上記レーザ光は、上記空芯の中心線と上記導電性膜
の表面との交点またはその近傍領域に照射する。従っ
て、上記渦電流損失測定センサと上記導電性膜との上記
距離を直接測定することができる。これにより、上記距
離の測定精度を高めることができる。
【００７２】また、上記距離測定工程と、上記渦電流損
失測定工程とを並行して同時に実行するので、膜厚測定
のスループットが大幅に向上する。
失測定工程とを並行して同時に実行するので、膜厚測定
のスループットが大幅に向上する。
【００７３】本発明にかかる膜厚測定方法において、上
記距離測定手段は、上記渦電流損失測定センサに近接し
て設けられた測定電極を有し、この測定電極と上記導電
性膜との間の静電容量に基づいて上記距離を測定する静
電容量式変位センサを含み、上記距離測定工程と、上記
渦電流損失測定工程とは、並行して同時に実行されるこ
とが望ましい。
記距離測定手段は、上記渦電流損失測定センサに近接し
て設けられた測定電極を有し、この測定電極と上記導電
性膜との間の静電容量に基づいて上記距離を測定する静
電容量式変位センサを含み、上記距離測定工程と、上記
渦電流損失測定工程とは、並行して同時に実行されるこ
とが望ましい。
【００７４】上記測定方法によれば、上記導電性膜の表
面における光の反射率や表面のラフネスの影響を受けな
い上記静電容量式変位センサを用いるので、上記距離を
高い精度で測定することができる。
面における光の反射率や表面のラフネスの影響を受けな
い上記静電容量式変位センサを用いるので、上記距離を
高い精度で測定することができる。
【００７５】上記渦電流損失測定工程に先立って、上記
渦電流損失の影響を免れる領域で上記渦電流損失測定セ
ンサに上記高周波電流を供給し、上記渦電流損失測定セ
ンサから出力された上記高周波電流から上記渦電流損失
測定センサのインピーダンス、上記高周波電流の電流
値、または上記高周波電流の位相を測定基準値として測
定する基準値測定工程をさらに備え、上記膜厚算出工程
は、上記渦電流損失測定センサのインピーダンスの変
化、上記高周波電流の電流値の変化、または上記高周波
電流の位相の変化に基づいて上記導電性膜の膜厚を算出
する第１の算出工程と、算出された膜厚の値を上記測定
基準値に基づいて補正する第１の補正工程とを含むこと
が好ましい。
渦電流損失の影響を免れる領域で上記渦電流損失測定セ
ンサに上記高周波電流を供給し、上記渦電流損失測定セ
ンサから出力された上記高周波電流から上記渦電流損失
測定センサのインピーダンス、上記高周波電流の電流
値、または上記高周波電流の位相を測定基準値として測
定する基準値測定工程をさらに備え、上記膜厚算出工程
は、上記渦電流損失測定センサのインピーダンスの変
化、上記高周波電流の電流値の変化、または上記高周波
電流の位相の変化に基づいて上記導電性膜の膜厚を算出
する第１の算出工程と、算出された膜厚の値を上記測定
基準値に基づいて補正する第１の補正工程とを含むこと
が好ましい。
【００７６】上記渦電流損失の影響を免れる領域で測定
基準値を取得する基準値測定工程をさらに備え、上記膜
厚測定工程が、算出された膜厚の値を上記測定基準に基
づいて補正する第１の補正工程を含むので、装置の揺ら
ぎなどに起因する測定値のドリフトを防止することがで
きる。
基準値を取得する基準値測定工程をさらに備え、上記膜
厚測定工程が、算出された膜厚の値を上記測定基準に基
づいて補正する第１の補正工程を含むので、装置の揺ら
ぎなどに起因する測定値のドリフトを防止することがで
きる。
【００７７】上記渦電流の影響を免れる領域には、測定
の基準となる基準導電性膜が所定の膜厚で予め準備さ
れ、上記基準値測定工程は、上記基準導電性膜が成膜さ
れた領域で測定した上記渦電流損失測定センサのインピ
ーダンス、上記高周波電流の電流値または上記高周波電
流の位相を上記測定基準値として測定する工程であると
良い。
の基準となる基準導電性膜が所定の膜厚で予め準備さ
れ、上記基準値測定工程は、上記基準導電性膜が成膜さ
れた領域で測定した上記渦電流損失測定センサのインピ
ーダンス、上記高周波電流の電流値または上記高周波電
流の位相を上記測定基準値として測定する工程であると
良い。
【００７８】また、上記基準導電性膜は、互いに異なる
導電率を有する導電材料から互いに異なる膜厚で成膜さ
れた複数の基準導電性膜であり、上記基準値測定工程
は、複数の上記測定基準値を測定する工程であるとさら
に良い。
導電率を有する導電材料から互いに異なる膜厚で成膜さ
れた複数の基準導電性膜であり、上記基準値測定工程
は、複数の上記測定基準値を測定する工程であるとさら
に良い。
【００７９】上記膜厚測定装置は、上記導電性膜が表面
に成膜された基板を支持するステージをさらに備え、上
記渦電流損失測定工程は、上記距離測定工程の測定結果
に基づいて、上記距離がほぼ一定となるように、上記ス
テージと上記渦電流損失測定センサとの相対的位置関係
を制御する工程を含むと好適である。また、上記距離が
ほぼ一定となるように上記相対的位置関係を制御する工
程に代えて、上記膜厚算出工程が、上記渦電流損失測定
センサのインピーダンスの変化、上記高周波電流の電流
値の変化、または上記高周波電流の位相の変化に基づい
て上記導電性膜の膜厚を算出する第１の算出工程と、上
記距離と上記インピーダンスとの関係、または上記距離
と上記高周波電流の電流値との関係、または上記距離と
上記高周波電流の位相との関係に基づいて上記第１の算
出工程で得られた膜厚値を補正する第２の補正工程と、
を含むこととしても良い。
に成膜された基板を支持するステージをさらに備え、上
記渦電流損失測定工程は、上記距離測定工程の測定結果
に基づいて、上記距離がほぼ一定となるように、上記ス
テージと上記渦電流損失測定センサとの相対的位置関係
を制御する工程を含むと好適である。また、上記距離が
ほぼ一定となるように上記相対的位置関係を制御する工
程に代えて、上記膜厚算出工程が、上記渦電流損失測定
センサのインピーダンスの変化、上記高周波電流の電流
値の変化、または上記高周波電流の位相の変化に基づい
て上記導電性膜の膜厚を算出する第１の算出工程と、上
記距離と上記インピーダンスとの関係、または上記距離
と上記高周波電流の電流値との関係、または上記距離と
上記高周波電流の位相との関係に基づいて上記第１の算
出工程で得られた膜厚値を補正する第２の補正工程と、
を含むこととしても良い。
【００８０】また、上記膜厚測定装置が上記導電性膜の
成膜工程、エッチング工程または研磨工程に用いられ、
上記膜厚測定方法は、上記成膜工程、エッチング工程ま
たは研磨工程と並行して実行されるとさらに良い。
成膜工程、エッチング工程または研磨工程に用いられ、
上記膜厚測定方法は、上記成膜工程、エッチング工程ま
たは研磨工程と並行して実行されるとさらに良い。
【００８１】また、上記膜厚測定方法は、上記導電性膜
の所望の膜厚に応じた周波数となるように、上記高周波
電流の周波数を制御する工程をさらに含むと好適であ
る。
の所望の膜厚に応じた周波数となるように、上記高周波
電流の周波数を制御する工程をさらに含むと好適であ
る。
【００８２】さらに、上記導電性膜は、導電性材料を含
む回路パターンまたは下地導電性膜の上方に成膜され、
上記膜厚測定方法は、上記回路パターンまたは上記下地
導電性膜の膜厚値を下層膜厚値として予め算出する工程
と、上記導電性膜の成膜中または成膜後に上記下層膜厚
値と上記導電性膜の膜厚値との合計膜厚値を算出する工
程と、算出した上記合計膜厚値から上記下層膜厚値を減
算する工程とを含むとさらに好適である。
む回路パターンまたは下地導電性膜の上方に成膜され、
上記膜厚測定方法は、上記回路パターンまたは上記下地
導電性膜の膜厚値を下層膜厚値として予め算出する工程
と、上記導電性膜の成膜中または成膜後に上記下層膜厚
値と上記導電性膜の膜厚値との合計膜厚値を算出する工
程と、算出した上記合計膜厚値から上記下層膜厚値を減
算する工程とを含むとさらに好適である。
【００８３】また、本発明の第５の態様によれば、高周
波磁界を励磁して測定対象である導電性膜に渦電流を励
起させるとともにこの渦電流に起因する渦電流損失を検
知する渦電流損失測定センサと、距離測定手段と、コン
ピュータと、を備える膜厚測定装置に用いられ、上記距
離測定手段により上記渦電流損失測定センサおよび上記
導電性膜間の距離を測定する距離測定手順と、上記渦電
流損失測定センサに高周波電流を供給し、上記高周波磁
界を励磁して上記導電性膜に渦電流を励起する渦電流励
起手順と、上記渦電流損失測定センサから出力される上
記高周波電流から上記渦電流損失測定センサのインピー
ダンスの変化、上記高周波電流の電流値の変化、または
上記高周波電流の位相の変化を測定する渦電流損失測定
手順と、上記インピーダンスの変化と上記渦電流損失測
定センサおよび上記導電性膜間の上記距離、または、上
記高周波電流の上記電流値の変化と上記渦電流損失測定
センサおよび上記導電性膜間の上記距離、または、上記
高周波電流の位相の変化と上記渦電流損失測定センサお
よび上記導電性膜間の上記距離に基づいて、上記導電性
膜の膜厚を算出する膜厚算出手順と、を含む膜厚測定方
法を上記コンピュータに実行させるプログラムを記録し
たコンピュータ読取り可能な記録媒体が提供される。
波磁界を励磁して測定対象である導電性膜に渦電流を励
起させるとともにこの渦電流に起因する渦電流損失を検
知する渦電流損失測定センサと、距離測定手段と、コン
ピュータと、を備える膜厚測定装置に用いられ、上記距
離測定手段により上記渦電流損失測定センサおよび上記
導電性膜間の距離を測定する距離測定手順と、上記渦電
流損失測定センサに高周波電流を供給し、上記高周波磁
界を励磁して上記導電性膜に渦電流を励起する渦電流励
起手順と、上記渦電流損失測定センサから出力される上
記高周波電流から上記渦電流損失測定センサのインピー
ダンスの変化、上記高周波電流の電流値の変化、または
上記高周波電流の位相の変化を測定する渦電流損失測定
手順と、上記インピーダンスの変化と上記渦電流損失測
定センサおよび上記導電性膜間の上記距離、または、上
記高周波電流の上記電流値の変化と上記渦電流損失測定
センサおよび上記導電性膜間の上記距離、または、上記
高周波電流の位相の変化と上記渦電流損失測定センサお
よび上記導電性膜間の上記距離に基づいて、上記導電性
膜の膜厚を算出する膜厚算出手順と、を含む膜厚測定方
法を上記コンピュータに実行させるプログラムを記録し
たコンピュータ読取り可能な記録媒体が提供される。
【００８４】上記膜厚測定方法は、上記導電性膜の膜厚
測定に先立って上記距離を測定し、この測定結果に対し
て測定誤差を補正する距離測定誤差補正手順をさらに備
え、上記膜厚算出手順は、算出した上記膜厚値を上記距
離測定誤差補正手順により補正された測定距離に基づい
て補正する手順を含むと好適である。
測定に先立って上記距離を測定し、この測定結果に対し
て測定誤差を補正する距離測定誤差補正手順をさらに備
え、上記膜厚算出手順は、算出した上記膜厚値を上記距
離測定誤差補正手順により補正された測定距離に基づい
て補正する手順を含むと好適である。
【００８５】上記膜厚測定方法において、上記距離測定
手順と上記渦電流損失測定手順は、並行して同時に実行
されることが望ましい。
手順と上記渦電流損失測定手順は、並行して同時に実行
されることが望ましい。
【００８６】上記膜厚算出手順は、上記渦電流損失測定
センサのインピーダンスの変化、上記高周波電流の電流
値の変化、または上記高周波電流の位相の変化に基づい
て上記導電性膜の膜厚を算出する第１の算出手順と、上
記距離と上記インピーダンスとの関係、または上記距離
と上記高周波電流の電流値との関係、または上記距離と
上記高周波電流の位相との関係に基づいて上記第１の算
出手順で得られた膜厚値を補正する第２の補正手順と、
を含むことが好ましい。
センサのインピーダンスの変化、上記高周波電流の電流
値の変化、または上記高周波電流の位相の変化に基づい
て上記導電性膜の膜厚を算出する第１の算出手順と、上
記距離と上記インピーダンスとの関係、または上記距離
と上記高周波電流の電流値との関係、または上記距離と
上記高周波電流の位相との関係に基づいて上記第１の算
出手順で得られた膜厚値を補正する第２の補正手順と、
を含むことが好ましい。
【００８７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のいく
つかについて図面を参照しながら説明する。なお、以下
の各図において同一の部分には同一の参照番号を付して
その説明を適宜省略する。
つかについて図面を参照しながら説明する。なお、以下
の各図において同一の部分には同一の参照番号を付して
その説明を適宜省略する。
【００８８】（１）渦電流損失測定センサの実施形態 まず、本発明にかかる渦電流損失測定センサの実施の形
態のいくつかについて説明する。
態のいくつかについて説明する。
【００８９】（ａ）渦電流損失測定センサの第１の実施
形態 図１（ａ）は、本発明にかかる渦電流損失測定センサの
第１の実施の形態を示す略示断面図であり、また、同図
（ｂ）は、その底面図である。
形態 図１（ａ）は、本発明にかかる渦電流損失測定センサの
第１の実施の形態を示す略示断面図であり、また、同図
（ｂ）は、その底面図である。
【００９０】図１（ａ）に示すように、本実施形態の渦
電流損失測定センサ１０は、円筒形状のコイル１２と、
コイル１２の内部に挿設されるフェライトコア１４ａ
（第１の透磁性部材）と、コイル１２およびフェライト
コア１４ａを包むように設けられたフェライト１４ｂ〜
１４ｄ（第２の透磁性部材）とを備えている。
電流損失測定センサ１０は、円筒形状のコイル１２と、
コイル１２の内部に挿設されるフェライトコア１４ａ
（第１の透磁性部材）と、コイル１２およびフェライト
コア１４ａを包むように設けられたフェライト１４ｂ〜
１４ｄ（第２の透磁性部材）とを備えている。
【００９１】コイル１２は、図示しない高周波電源から
高周波電流を受けて磁場を形成するとともに、測定対象
物である導電性膜９に励起される渦電流で生成される磁
場を受信する、励起受信一体型コイルとなっている。
高周波電流を受けて磁場を形成するとともに、測定対象
物である導電性膜９に励起される渦電流で生成される磁
場を受信する、励起受信一体型コイルとなっている。
【００９２】中心軸をなすフェライトコア１４ａと周辺
のフェライト１４ｂ〜１４ｄはいずれも比較的高い比透
磁率、例えば４００を有する。
のフェライト１４ｂ〜１４ｄはいずれも比較的高い比透
磁率、例えば４００を有する。
【００９３】本実施形態の渦電流損失測定センサの特徴
は、フェライト１４のうち、導電性膜９との対向面であ
る底面に位置するフェライト１４ｂ中に開口１６が形成
されている点にある。開口１６は、図１（ｂ）にも示す
ように、フェライト１４ｂにおいてフェライトコア１４
ａの周辺領域で円環の窪みをなすように形成され、その
底面においてコイル１２の底面が露出する形状となって
いる。また、開口１６の表面とフェライト１４ａ、１４
ｂの表面領域のうち開口１６の近傍領域には、フェライ
ト１４ａ、１４ｂの材料よりもさらに透磁率が高い高透
磁率材料によりメッキ１５が施されている。これによ
り、局所的な領域にのみ磁束ＭＦ１を集中して浸み出す
ことが可能になる。
は、フェライト１４のうち、導電性膜９との対向面であ
る底面に位置するフェライト１４ｂ中に開口１６が形成
されている点にある。開口１６は、図１（ｂ）にも示す
ように、フェライト１４ｂにおいてフェライトコア１４
ａの周辺領域で円環の窪みをなすように形成され、その
底面においてコイル１２の底面が露出する形状となって
いる。また、開口１６の表面とフェライト１４ａ、１４
ｂの表面領域のうち開口１６の近傍領域には、フェライ
ト１４ａ、１４ｂの材料よりもさらに透磁率が高い高透
磁率材料によりメッキ１５が施されている。これによ
り、局所的な領域にのみ磁束ＭＦ１を集中して浸み出す
ことが可能になる。
【００９４】図１に示す渦電流損失測定センサ１０の動
作は次のとおりである。
作は次のとおりである。
【００９５】コイル１２に高周波電流を供給すると、コ
イル１２により発生した磁束線ＭＦ１は、フェライトコ
ア１４ａの中心軸を通って開口１６に達し、開口１６内
からのみ外部に漏れ出し、コイル１２の下方で一頂点を
なす急峻な放物線を描いてフェライト１４ｂ内へ戻り、
側面部のフェライト１４ｃ、頂部フェライト１４ｄを経
由してフェライトコア１４ａの中心軸に再び戻る、とい
う磁路を形成する。従って、渦電流損失測定センサ２０
の側面方向への磁場分布が非常に小さく抑えられること
に加え、底部のフェライト１４ｂの中央領域に円環状の
開口１６が形成され、さらに開口１６の外側周面と開口
１６を周回するフェライト１４ｂの表面領域に磁性材料
メッキ１５が施されているために、磁束は開口１６から
のみ外部へ漏れ出す。
イル１２により発生した磁束線ＭＦ１は、フェライトコ
ア１４ａの中心軸を通って開口１６に達し、開口１６内
からのみ外部に漏れ出し、コイル１２の下方で一頂点を
なす急峻な放物線を描いてフェライト１４ｂ内へ戻り、
側面部のフェライト１４ｃ、頂部フェライト１４ｄを経
由してフェライトコア１４ａの中心軸に再び戻る、とい
う磁路を形成する。従って、渦電流損失測定センサ２０
の側面方向への磁場分布が非常に小さく抑えられること
に加え、底部のフェライト１４ｂの中央領域に円環状の
開口１６が形成され、さらに開口１６の外側周面と開口
１６を周回するフェライト１４ｂの表面領域に磁性材料
メッキ１５が施されているために、磁束は開口１６から
のみ外部へ漏れ出す。
【００９６】従って、開口１６から漏れ出す磁束線が描
く放物線が導電性膜９内に到達するように、渦電流損失
測定センサ１０を導電性膜９に近接して配置すれば、コ
イル１２の下方領域でのみ渦電流が局所的に励起され
る。この渦電流により発生した磁界とコイル１２から発
生した磁界との合成磁界を受けたコイル１２のインピー
ダンス、高周波電流の電流値または高周波電流の位相の
変化を測定することにより、局所的に渦電流損失量を測
定することができる。
く放物線が導電性膜９内に到達するように、渦電流損失
測定センサ１０を導電性膜９に近接して配置すれば、コ
イル１２の下方領域でのみ渦電流が局所的に励起され
る。この渦電流により発生した磁界とコイル１２から発
生した磁界との合成磁界を受けたコイル１２のインピー
ダンス、高周波電流の電流値または高周波電流の位相の
変化を測定することにより、局所的に渦電流損失量を測
定することができる。
【００９７】図２は、渦電流損失測定センサ１０に高周
波電流を供給した場合に、導電性膜９の表面に分布する
磁束密度をシミュレーションにより求めたグラフであ
る。同図中、実線に示すグラフが渦電流損失測定センサ
１０を用いた場合のシミュレーション結果であり、ま
た、点線に示すグラフが従来の技術による渦電流損失測
定センサの一例を用いた場合のシミュレーション結果で
ある。図２から明らかなように、本実施形態によれば、
センサ中心から半径（Ｒ）約０．３mmの領域内で磁束密
度が集中して分布しており、従来の技術と比較して極め
て微小な領域にのみ分布していることがわかる。
波電流を供給した場合に、導電性膜９の表面に分布する
磁束密度をシミュレーションにより求めたグラフであ
る。同図中、実線に示すグラフが渦電流損失測定センサ
１０を用いた場合のシミュレーション結果であり、ま
た、点線に示すグラフが従来の技術による渦電流損失測
定センサの一例を用いた場合のシミュレーション結果で
ある。図２から明らかなように、本実施形態によれば、
センサ中心から半径（Ｒ）約０．３mmの領域内で磁束密
度が集中して分布しており、従来の技術と比較して極め
て微小な領域にのみ分布していることがわかる。
【００９８】このように、本実施形態の渦電流損失測定
センサ１０によれば、開口１６からのみ磁束が外部へ漏
れ出すので、開口１６が導電性膜９に対向するように、
かつ、十分な磁束線が導電性膜９内を通過する距離、例
えば０．３mmだけ引き離して配置することにより、導電
性膜９内の極めて微小な領域でのみ渦電流を発生させる
ことができる。この渦電流の影響により合成磁界が変化
するので、渦電流損失測定センサ１０のインピーダン
ス、高周波電流の電流値または高周波電流の位相の変化
を測定することにより、渦電流損失量を高精度に測定す
ることができる。
センサ１０によれば、開口１６からのみ磁束が外部へ漏
れ出すので、開口１６が導電性膜９に対向するように、
かつ、十分な磁束線が導電性膜９内を通過する距離、例
えば０．３mmだけ引き離して配置することにより、導電
性膜９内の極めて微小な領域でのみ渦電流を発生させる
ことができる。この渦電流の影響により合成磁界が変化
するので、渦電流損失測定センサ１０のインピーダン
ス、高周波電流の電流値または高周波電流の位相の変化
を測定することにより、渦電流損失量を高精度に測定す
ることができる。
【００９９】（ｂ）渦電流損失測定センサの第２の実施
形態 次に、本発明にかかる渦電流損失測定センサの第２の実
施の形態について図３を参照しながら説明する。
形態 次に、本発明にかかる渦電流損失測定センサの第２の実
施の形態について図３を参照しながら説明する。
【０１００】図３（ａ）は、本実施形態の渦電流損失測
定センサ２０を示す略示断面図であり、また、同図
（ｂ）は、その底面図である。図１との対比において明
らかなように、本実施形態の特徴は、センサ内のコイル
として、渦電流励起コイル２４と受信コイル２２とを有
する点にある。その他の構成は、上述した渦電流損失測
定センサ１０と略同一である。また、本実施形態の渦電
流損失測定センサ２０の動作も、前述した第１の実施形
態と実質的に同一である。
定センサ２０を示す略示断面図であり、また、同図
（ｂ）は、その底面図である。図１との対比において明
らかなように、本実施形態の特徴は、センサ内のコイル
として、渦電流励起コイル２４と受信コイル２２とを有
する点にある。その他の構成は、上述した渦電流損失測
定センサ１０と略同一である。また、本実施形態の渦電
流損失測定センサ２０の動作も、前述した第１の実施形
態と実質的に同一である。
【０１０１】このように、本実施形態によれば、渦電流
励起用と渦電流損失受信用にそれぞれ機能が分化された
２つのコイルを用いるので、より優れた分解能を有する
渦電流損失測定センサが提供される。
励起用と渦電流損失受信用にそれぞれ機能が分化された
２つのコイルを用いるので、より優れた分解能を有する
渦電流損失測定センサが提供される。
【０１０２】上述した２つの実施形態において、フェラ
イト１４ｂ〜１４ｄは、開口１６を除いてフェライトコ
ア１４ａおよび、コイル１２またはコイル２２，２４を
覆う形状で構成したが、本発明にかかる渦電流損失測定
センサは、開口１６から局所的に磁束が外部に漏れ出す
形状であれば、これらの形状に限るものではない。例え
ば、フェライトコア１４ａとフェライト１４ｂのコイル
下方の領域の表面にのみ磁性材膜をつけた形態でも良
く、また、フェライト１４ｃの外周面にのみ磁性材膜を
つけることとしても良い。また、第１および第２の透磁
性材料としてフェライト材を用いたが、これに限ること
なく、透磁率μが高いものであれば他の透磁性材料を用
いても良い。また、第１および第２の透磁性部材におい
ても、全部について均一の透磁率を有する必要はなく、
磁界がセンサ周辺に漏れることを防止し、導電性膜９の
局所的な領域にのみ漏れ磁束を集中させることができる
ものであれば、その一部または全部をさらに透磁率の高
い透磁性材料に置換できるのは勿論である。
イト１４ｂ〜１４ｄは、開口１６を除いてフェライトコ
ア１４ａおよび、コイル１２またはコイル２２，２４を
覆う形状で構成したが、本発明にかかる渦電流損失測定
センサは、開口１６から局所的に磁束が外部に漏れ出す
形状であれば、これらの形状に限るものではない。例え
ば、フェライトコア１４ａとフェライト１４ｂのコイル
下方の領域の表面にのみ磁性材膜をつけた形態でも良
く、また、フェライト１４ｃの外周面にのみ磁性材膜を
つけることとしても良い。また、第１および第２の透磁
性材料としてフェライト材を用いたが、これに限ること
なく、透磁率μが高いものであれば他の透磁性材料を用
いても良い。また、第１および第２の透磁性部材におい
ても、全部について均一の透磁率を有する必要はなく、
磁界がセンサ周辺に漏れることを防止し、導電性膜９の
局所的な領域にのみ漏れ磁束を集中させることができる
ものであれば、その一部または全部をさらに透磁率の高
い透磁性材料に置換できるのは勿論である。
【０１０３】（２）膜厚測定装置の実施形態 次に、本発明にかかる膜厚測定装置の実施の形態のいく
つかについて図面を参照しながら説明する。
つかについて図面を参照しながら説明する。
【０１０４】（ａ）膜厚測定装置の第１の実施形態 図４は、本発明にかかる膜厚測定装置の第１の実施の形
態の概略構成を示すブロック図である。同図に示すよう
に、本実施形態の膜厚測定装置１は、Ｘ−Ｙ−Ｚステー
ジ３６と、前述した渦電流損失測定センサ２０と、Ｚス
テージ３４と、ステージ駆動部３８と、光学式変位セン
サ３２と、光学式変位センサコントローラ４６と、高周
波電源４４と、インピーダンスアナライザ４８と、装置
全体を制御する制御コンピュータ４２と、を備える。
態の概略構成を示すブロック図である。同図に示すよう
に、本実施形態の膜厚測定装置１は、Ｘ−Ｙ−Ｚステー
ジ３６と、前述した渦電流損失測定センサ２０と、Ｚス
テージ３４と、ステージ駆動部３８と、光学式変位セン
サ３２と、光学式変位センサコントローラ４６と、高周
波電源４４と、インピーダンスアナライザ４８と、装置
全体を制御する制御コンピュータ４２と、を備える。
【０１０５】Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６は、表面に測定対
象である導電性膜９（図１参照）が成膜された半導体ウ
ェーハ８を上面に載置し、ステージ駆動部３８から制御
信号の供給を受けてＸ−Ｙ−Ｚの任意の方向に半導体ウ
ェーハ８を移動する。Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６は、絶縁
材料または導電率が低い材料で形成され、渦電流損失測
定センサ２０により発生する高周波磁界を受けても渦電
流が全く発生しないか、または、測定上無視できるほど
微少量の渦電流しか発生しないようになっている。
象である導電性膜９（図１参照）が成膜された半導体ウ
ェーハ８を上面に載置し、ステージ駆動部３８から制御
信号の供給を受けてＸ−Ｙ−Ｚの任意の方向に半導体ウ
ェーハ８を移動する。Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６は、絶縁
材料または導電率が低い材料で形成され、渦電流損失測
定センサ２０により発生する高周波磁界を受けても渦電
流が全く発生しないか、または、測定上無視できるほど
微少量の渦電流しか発生しないようになっている。
【０１０６】光学式変位センサ３２は、光学式変位セン
サコントローラ４６から供給される制御信号により、渦
電流損失測定センサ２０と導電性膜９との間の距離を測
定し、測定値を光学式変位センサコントローラ４６を介
して制御コンピュータ４２に供給する。光学式変位セン
サ３２と光学式変位センサコントローラ４６は、本実施
形態における距離測定手段を構成する。
サコントローラ４６から供給される制御信号により、渦
電流損失測定センサ２０と導電性膜９との間の距離を測
定し、測定値を光学式変位センサコントローラ４６を介
して制御コンピュータ４２に供給する。光学式変位セン
サ３２と光学式変位センサコントローラ４６は、本実施
形態における距離測定手段を構成する。
【０１０７】Ｚステージ３４は、渦電流損失測定センサ
を釣支するとともに、ステージ駆動部３８から制御信号
の供給を受けて渦電流損失測定センサをＺ方向に移動す
る。
を釣支するとともに、ステージ駆動部３８から制御信号
の供給を受けて渦電流損失測定センサをＺ方向に移動す
る。
【０１０８】ステージ駆動部３８は、制御コンピュータ
４２から指令信号を受けてＸ−Ｙ−Ｚステージ３６およ
びＺステージ３４に制御信号を供給する。
４２から指令信号を受けてＸ−Ｙ−Ｚステージ３６およ
びＺステージ３４に制御信号を供給する。
【０１０９】高周波電源４４は、制御コンピュータ４２
の指令信号に基づいて渦電流損失測定センサの渦電流励
起コイル２４（図３参照）に所望の周波数の高周波電流
を供給する。電流の周波数は、本実施形態において約１
ＭＨｚ〜約１０ＭＨｚである。
の指令信号に基づいて渦電流損失測定センサの渦電流励
起コイル２４（図３参照）に所望の周波数の高周波電流
を供給する。電流の周波数は、本実施形態において約１
ＭＨｚ〜約１０ＭＨｚである。
【０１１０】高周波電流の供給を受けた渦電流励起コイ
ル２４は、高周波磁界を形成し、これにより、導電性膜
９に局所的に渦電流が発生する。受信コイル２２は、導
電性膜９の渦電流により発生した磁界とコイル２４によ
り発生した磁界との合成磁界を受信する。
ル２４は、高周波磁界を形成し、これにより、導電性膜
９に局所的に渦電流が発生する。受信コイル２２は、導
電性膜９の渦電流により発生した磁界とコイル２４によ
り発生した磁界との合成磁界を受信する。
【０１１１】インピーダンスアナライザ４８は、渦電流
損失測定センサ２０の受信コイル２２（図３参照）に接
続され、計測用の高周波電流を受信コイル２２に供給
し、渦電流損失測定センサ２０のインピーダンスにおけ
る渦電流損の影響による変化、計測用高周波電流の電流
値における渦電流損の影響による変化または計測用高周
波電流の位相における渦電流損の影響による変化を測定
して測定結果を制御コンピュータ４２に供給する。
損失測定センサ２０の受信コイル２２（図３参照）に接
続され、計測用の高周波電流を受信コイル２２に供給
し、渦電流損失測定センサ２０のインピーダンスにおけ
る渦電流損の影響による変化、計測用高周波電流の電流
値における渦電流損の影響による変化または計測用高周
波電流の位相における渦電流損の影響による変化を測定
して測定結果を制御コンピュータ４２に供給する。
【０１１２】制御コンピュータ４２は、膜厚演算部５４
とメモリ５２とを有する。
とメモリ５２とを有する。
【０１１３】メモリ５２には、測定手順のプログラムお
よび各種の測定用データテーブルを含むレシピファイル
が格納される。
よび各種の測定用データテーブルを含むレシピファイル
が格納される。
【０１１４】測定用データとしては、渦電流損失測定セ
ンサと導電性膜９との間の距離ＤＳ Ｆ，高周波電源４４
から供給される電流の周波数ｆ，導電性膜９の膜厚ｔ，
導電性膜９の抵抗率ρに対する、渦電流損失の影響を受
けた渦電流損失測定センサのインピーダンスの変化、イ
ンピーダンスアナライザ４８の計測用高周波電流の電流
値値の変化または計測用高周波電流の電流の位相の変化
との関係を示すデータが含まれる。これらのデータは、
膜厚ｔの算出のため、または渦電流損失測定センサと導
電性膜９との間の距離ＤＳＦの補正のために用いられ
る。
ンサと導電性膜９との間の距離ＤＳ Ｆ，高周波電源４４
から供給される電流の周波数ｆ，導電性膜９の膜厚ｔ，
導電性膜９の抵抗率ρに対する、渦電流損失の影響を受
けた渦電流損失測定センサのインピーダンスの変化、イ
ンピーダンスアナライザ４８の計測用高周波電流の電流
値値の変化または計測用高周波電流の電流の位相の変化
との関係を示すデータが含まれる。これらのデータは、
膜厚ｔの算出のため、または渦電流損失測定センサと導
電性膜９との間の距離ＤＳＦの補正のために用いられ
る。
【０１１５】制御コンピュータ４２はメモリ５２からレ
シピファイルを読出し、このレシピファイルに含まれる
測定プログラムに基づいて測定装置１の上述した各構成
要素を制御する。
シピファイルを読出し、このレシピファイルに含まれる
測定プログラムに基づいて測定装置１の上述した各構成
要素を制御する。
【０１１６】図５および図６は、レシピファイル内に含
まれる測定用データテーブルの具体例を示す。図５は、
渦電流損失測定センサ２０と導電性膜９との間の距離Ｄ
ＳＦに対する渦電流損失測定センサ２０のインダクタン
スＬ（Ｈ）の変化と抵抗値Ｒ（Ω）の変化を膜厚ｔ
（０，０．１５，１．０，２．０）μｍをパラメータと
して表した一例である。また、図６は、渦電流損失測定
センサ２０と導電性膜９との間の距離ＤＳＦに対応して
変化する渦電流損失測定センサ２０のインダクタンス
（Ｈ）と抵抗値（Ω）の値を抵抗率ρ（ρ１，ρ２）を
パラメータとして表した一例である。両図において、実
線に示すグラフはインダクタンスＬの変化を示し、点線
に示すグラフは抵抗値Ｒの変化を示す。
まれる測定用データテーブルの具体例を示す。図５は、
渦電流損失測定センサ２０と導電性膜９との間の距離Ｄ
ＳＦに対する渦電流損失測定センサ２０のインダクタン
スＬ（Ｈ）の変化と抵抗値Ｒ（Ω）の変化を膜厚ｔ
（０，０．１５，１．０，２．０）μｍをパラメータと
して表した一例である。また、図６は、渦電流損失測定
センサ２０と導電性膜９との間の距離ＤＳＦに対応して
変化する渦電流損失測定センサ２０のインダクタンス
（Ｈ）と抵抗値（Ω）の値を抵抗率ρ（ρ１，ρ２）を
パラメータとして表した一例である。両図において、実
線に示すグラフはインダクタンスＬの変化を示し、点線
に示すグラフは抵抗値Ｒの変化を示す。
【０１１７】制御コンピュータ４２の膜厚演算部５４
は、インピーダンスアナライザ４８から供給された測定
結果をレシピファイル内のデータテーブルと照合するこ
とにより導電性膜９の膜厚ｔを算出する。
は、インピーダンスアナライザ４８から供給された測定
結果をレシピファイル内のデータテーブルと照合するこ
とにより導電性膜９の膜厚ｔを算出する。
【０１１８】図４に示す膜厚測定装置１を用いた膜厚測
定方法について以下に説明する。
定方法について以下に説明する。
【０１１９】本実施形態の膜厚測定装置１は、上述した
膜厚測定を半導体製造工程における導電性膜の成膜工
程、エッチング工程または研磨工程と並行してパイプラ
イン的に実行することができる。
膜厚測定を半導体製造工程における導電性膜の成膜工
程、エッチング工程または研磨工程と並行してパイプラ
イン的に実行することができる。
【０１２０】膜厚の測定方法としては、導電性膜９と渦
電流損失測定センサ２０間の距離を一定に保持しながら
測定する第１の測定方法と、導電性膜９と渦電流損失測
定センサ２０間の距離の測定結果を用いてインピーダン
スアナライザ４８の測定結果から算出された膜厚ｔの測
定値を補正する第２の測定方法と、膜厚の測定に先立っ
て導電性膜９と渦電流損失測定センサ２０間の距離の変
化をデータテーブルとして予め取得し、このデータテー
ブルに基づいてウェーハの反りなどに起因する測定誤差
を除去しながら導電性膜９の膜厚を測定する第３の測定
方法とがある。
電流損失測定センサ２０間の距離を一定に保持しながら
測定する第１の測定方法と、導電性膜９と渦電流損失測
定センサ２０間の距離の測定結果を用いてインピーダン
スアナライザ４８の測定結果から算出された膜厚ｔの測
定値を補正する第２の測定方法と、膜厚の測定に先立っ
て導電性膜９と渦電流損失測定センサ２０間の距離の変
化をデータテーブルとして予め取得し、このデータテー
ブルに基づいてウェーハの反りなどに起因する測定誤差
を除去しながら導電性膜９の膜厚を測定する第３の測定
方法とがある。
【０１２１】第１の測定方法では、光学式変位センサ３
２の測定結果に基づいてステージ駆動部３８によりＸ−
Ｙ−Ｚステージ３６とＺステージ３４の双方を動作させ
る処理を含む。また、第２の方法では、Ｚステージ３４
は動作させることなく、光学式変位センサ３２の測定結
果に基づいて膜厚ｔの測定値を補正する処理を含む。さ
らに、第３の測定方法では、プレスキャンにより得られ
た距離測定結果に対して測定範囲における膜厚測定点の
変位を近似的に算出する処理を含む。
２の測定結果に基づいてステージ駆動部３８によりＸ−
Ｙ−Ｚステージ３６とＺステージ３４の双方を動作させ
る処理を含む。また、第２の方法では、Ｚステージ３４
は動作させることなく、光学式変位センサ３２の測定結
果に基づいて膜厚ｔの測定値を補正する処理を含む。さ
らに、第３の測定方法では、プレスキャンにより得られ
た距離測定結果に対して測定範囲における膜厚測定点の
変位を近似的に算出する処理を含む。
【０１２２】図４に示す膜厚測定装置１においては、第
１の測定方法または第２の測定方法のいずれの方法にも
適用することができるが、以下では、第１の測定方法に
適用した場合について説明する。
１の測定方法または第２の測定方法のいずれの方法にも
適用することができるが、以下では、第１の測定方法に
適用した場合について説明する。
【０１２３】測定中は、測定の基準となる値（以下、基
準値という）を逐次測定し、測定誤差を補正する（第１
の補正処理）。これは、成膜工程中、エッチング工程中
または研磨工程中に、膜厚測定装置１の周囲の温度が変
化したり、インピーダンスアナライザ４８自体に揺らぎ
が発生するなどの原因で、測定値のドリフトが発生する
ことがあるからである。具体的には、導電性膜９の膜厚
測定と並行してＸ−Ｙ−Ｚステージ３６の周辺領域で渦
電流損失の影響を常時受けることがない領域で渦電流損
失測定センサのインピーダンス、高周波電流の電流値ま
たは高周波電流の位相を逐次測定する。例えば図７に示
すように、成膜時間ｔの経過とともに、導電性膜９が成
膜されていない領域のインダクタンスが測定開始時ｔ０
においてＬ０ｔ０であり、ｔ１においてにＬ０ｔ１にま
で増加した場合は、（Ｌ０ｔ１−Ｌ０ｔ０）は測定誤差
であると判断できる。そこで、導電性膜９が成膜された
領域の測定結果Ｌ１ｔ１に対してＬ０ｔ０だけ減算する
補正処理を行う。
準値という）を逐次測定し、測定誤差を補正する（第１
の補正処理）。これは、成膜工程中、エッチング工程中
または研磨工程中に、膜厚測定装置１の周囲の温度が変
化したり、インピーダンスアナライザ４８自体に揺らぎ
が発生するなどの原因で、測定値のドリフトが発生する
ことがあるからである。具体的には、導電性膜９の膜厚
測定と並行してＸ−Ｙ−Ｚステージ３６の周辺領域で渦
電流損失の影響を常時受けることがない領域で渦電流損
失測定センサのインピーダンス、高周波電流の電流値ま
たは高周波電流の位相を逐次測定する。例えば図７に示
すように、成膜時間ｔの経過とともに、導電性膜９が成
膜されていない領域のインダクタンスが測定開始時ｔ０
においてＬ０ｔ０であり、ｔ１においてにＬ０ｔ１にま
で増加した場合は、（Ｌ０ｔ１−Ｌ０ｔ０）は測定誤差
であると判断できる。そこで、導電性膜９が成膜された
領域の測定結果Ｌ１ｔ１に対してＬ０ｔ０だけ減算する
補正処理を行う。
【０１２４】最初に、高周波電源４４が供給する高周波
電流の周波数ｆを設定する。これは、測定対象である導
電性膜９を成膜するときの狙いの膜厚ｔ、即ち、設計上
の膜厚値を参照し、レシピファイル内の膜厚と分解能と
の関係を示すデータテーブルに基づいて最適と思われる
周波数ｆを設定する。
電流の周波数ｆを設定する。これは、測定対象である導
電性膜９を成膜するときの狙いの膜厚ｔ、即ち、設計上
の膜厚値を参照し、レシピファイル内の膜厚と分解能と
の関係を示すデータテーブルに基づいて最適と思われる
周波数ｆを設定する。
【０１２５】図８は、導電性膜９の膜厚ｔ（μｍ）と測
定装置の分解能（μｍ）との関係を周波数ｆをパラメー
タとして測定した例を示す。同図のグラフからわかるよ
うに、導電性膜９の狙いとする膜厚ｔが薄いほど、使用
する高周波電流の周波数ｆを高くすることで、装置の分
解能を高めることができる。これは、渦電流を励起する
磁場の周波数により、渦電流の導電性膜への浸透深度が
変化する特徴を利用したものである。
定装置の分解能（μｍ）との関係を周波数ｆをパラメー
タとして測定した例を示す。同図のグラフからわかるよ
うに、導電性膜９の狙いとする膜厚ｔが薄いほど、使用
する高周波電流の周波数ｆを高くすることで、装置の分
解能を高めることができる。これは、渦電流を励起する
磁場の周波数により、渦電流の導電性膜への浸透深度が
変化する特徴を利用したものである。
【０１２６】このようにして周波数ｆが設定された高周
波電流を渦電流損失測定センサ２０に供給し、渦電流励
起コイル２４から高周波の磁場が発生し、開口部１６か
ら漏れだした磁束が導電性膜９内を通過すると、導電性
膜９に渦電流が励起され、次記する式１で表される渦電
流損失Ｐが発生する。
波電流を渦電流損失測定センサ２０に供給し、渦電流励
起コイル２４から高周波の磁場が発生し、開口部１６か
ら漏れだした磁束が導電性膜９内を通過すると、導電性
膜９に渦電流が励起され、次記する式１で表される渦電
流損失Ｐが発生する。
【０１２７】Ｐ＝（ｆ２・ｔ）／ρ・・・・・・（１） ここで、導電性膜９の抵抗率ρは、成膜しようとする導
電性膜９の材質から予め与えられる。
電性膜９の材質から予め与えられる。
【０１２８】導電性膜９でこのような渦電流損失Ｐが発
生すると、導電性膜９の膜厚ｔに応じて受信コイル２２
のインピーダンス、受信コイル２２に流れる計測用の高
周波電流の電流値または高周波電流の位相が変化する。
生すると、導電性膜９の膜厚ｔに応じて受信コイル２２
のインピーダンス、受信コイル２２に流れる計測用の高
周波電流の電流値または高周波電流の位相が変化する。
【０１２９】図９は、成膜の進行により導電性膜９の膜
厚ｔが変化した時の渦電流損失測定センサのインダクタ
ンスと抵抗値の変化を測定した一例を示す。同図におい
て、実線で示すグラフはインダクタンスＬの変化を示
し、点線に示すグラフは抵抗値Ｒの変化を示す。
厚ｔが変化した時の渦電流損失測定センサのインダクタ
ンスと抵抗値の変化を測定した一例を示す。同図におい
て、実線で示すグラフはインダクタンスＬの変化を示
し、点線に示すグラフは抵抗値Ｒの変化を示す。
【０１３０】インピーダンスアナライザ４８は、図９に
示すような変化をモニタして制御コンピュータ４２に供
給する。制御コンピュータ４２の膜厚演算部５４は、予
め作成されレシピファイルに書き込まれた、膜厚ｔと膜
の抵抗値との関係を示すデータテーブルを参照しながら
膜厚ｔを演算して出力する。
示すような変化をモニタして制御コンピュータ４２に供
給する。制御コンピュータ４２の膜厚演算部５４は、予
め作成されレシピファイルに書き込まれた、膜厚ｔと膜
の抵抗値との関係を示すデータテーブルを参照しながら
膜厚ｔを演算して出力する。
【０１３１】膜厚測定装置１は、以上の膜厚測定をウェ
ーハ８の全面にわたって処理する。即ち、Ｘ−Ｙ−Ｚス
テージ３６がレシピファイルに予め設定された手順に従
って連続的に移動し、これにより、ウェーハ８の表面が
渦電流損失測定センサ２０によって走査される。制御コ
ンピュータ４２は、膜厚演算部５４が算出した膜厚ｔの
値をウェーハ８の（Ｘ，Ｙ）座標と対応づけて出力す
る。
ーハ８の全面にわたって処理する。即ち、Ｘ−Ｙ−Ｚス
テージ３６がレシピファイルに予め設定された手順に従
って連続的に移動し、これにより、ウェーハ８の表面が
渦電流損失測定センサ２０によって走査される。制御コ
ンピュータ４２は、膜厚演算部５４が算出した膜厚ｔの
値をウェーハ８の（Ｘ，Ｙ）座標と対応づけて出力す
る。
【０１３２】ウェーハ８の表面にパターンが形成されて
いる場合、または成膜工程、エッチング工程、ＣＭＰ
（Chemical Mechanical Polishing）研磨工程の進行に
より、ステージ３６の移動に応じて導電性膜９の膜厚ｔ
が変化する。このため、ウェーハ８上を渦電流損失測定
センサ２０で走査する際、ウェーハ８の反りやＸ−Ｙ−
Ｚステージ３６の傾きまたはＺステージ３４の傾きによ
り、渦電流損失測定センサ２０と導電性膜９の表面との
距離ＤＳＦが変化するが、本実施形態では、光学式変位
センサ３２の測定値に基づいて距離ＤＳＦが一定となる
ように、制御コンピュータ４２がステージ駆動部３８に
制御信号を供給する。この制御信号に基づいてステージ
駆動部３８がＸ−Ｙ−Ｚステージ３６もしくはＺステー
ジ３４、またはこれらの双方をＺ方向に駆動し、これに
より、渦電流損失測定センサ２０と導電性膜９間の距離
ＤＳＦが一定に保持される。
いる場合、または成膜工程、エッチング工程、ＣＭＰ
（Chemical Mechanical Polishing）研磨工程の進行に
より、ステージ３６の移動に応じて導電性膜９の膜厚ｔ
が変化する。このため、ウェーハ８上を渦電流損失測定
センサ２０で走査する際、ウェーハ８の反りやＸ−Ｙ−
Ｚステージ３６の傾きまたはＺステージ３４の傾きによ
り、渦電流損失測定センサ２０と導電性膜９の表面との
距離ＤＳＦが変化するが、本実施形態では、光学式変位
センサ３２の測定値に基づいて距離ＤＳＦが一定となる
ように、制御コンピュータ４２がステージ駆動部３８に
制御信号を供給する。この制御信号に基づいてステージ
駆動部３８がＸ−Ｙ−Ｚステージ３６もしくはＺステー
ジ３４、またはこれらの双方をＺ方向に駆動し、これに
より、渦電流損失測定センサ２０と導電性膜９間の距離
ＤＳＦが一定に保持される。
【０１３３】上述した実施形態では、導電性膜が成膜さ
れていない領域で基準値を測定中に逐次測定し、これに
基づいて測定誤差の補正を行った。しかしながら、基準
値およびその測定方法は、上記形態に限るものではな
い。例えば、所定の膜厚の導電性膜を渦電流の影響を免
れる領域に予め成膜しておき、膜厚測定に先だってこの
導電性膜の位置へＸ−Ｙ−Ｚステージ３６を移動させて
渦電流損失測定センサ２０のインピーダンス、測定用高
周波電流の電流値または測定用高周波電流の位相を測定
し、これを基準値として測定誤差を補正しても良い。ま
た、基準値は一つに限ることなく、成膜工程の数量や種
類に応じて、複数の膜厚や複数種類の導電率を有する複
数の測定用導電膜を渦電流の影響を免れる領域に予め成
膜しておき、複数の基準値を用いて測定誤差を補正する
こととしても良い。
れていない領域で基準値を測定中に逐次測定し、これに
基づいて測定誤差の補正を行った。しかしながら、基準
値およびその測定方法は、上記形態に限るものではな
い。例えば、所定の膜厚の導電性膜を渦電流の影響を免
れる領域に予め成膜しておき、膜厚測定に先だってこの
導電性膜の位置へＸ−Ｙ−Ｚステージ３６を移動させて
渦電流損失測定センサ２０のインピーダンス、測定用高
周波電流の電流値または測定用高周波電流の位相を測定
し、これを基準値として測定誤差を補正しても良い。ま
た、基準値は一つに限ることなく、成膜工程の数量や種
類に応じて、複数の膜厚や複数種類の導電率を有する複
数の測定用導電膜を渦電流の影響を免れる領域に予め成
膜しておき、複数の基準値を用いて測定誤差を補正する
こととしても良い。
【０１３４】ここで、測定対象の導電性膜９は、例えば
図１０の略示断面図に示すように、半導体基板８上に形
成され導電性材料を含む回路パターンまたは下地導電性
膜１９上に成膜される場合もある。このような場合、導
電性膜９の上から渦電流損失を測定しようとすると、下
地の回路パターンまたは下地導電性膜１９中の導電性材
料にも渦電流が発生する。このため、インピーダンスア
ナライザ４８は、測定対象の導電性膜９のみならず、下
地の回路パターンまたは下地導電性膜中の渦電流損も併
せて測定する。
図１０の略示断面図に示すように、半導体基板８上に形
成され導電性材料を含む回路パターンまたは下地導電性
膜１９上に成膜される場合もある。このような場合、導
電性膜９の上から渦電流損失を測定しようとすると、下
地の回路パターンまたは下地導電性膜１９中の導電性材
料にも渦電流が発生する。このため、インピーダンスア
ナライザ４８は、測定対象の導電性膜９のみならず、下
地の回路パターンまたは下地導電性膜中の渦電流損も併
せて測定する。
【０１３５】本実施形態の膜厚測定装置１では、上述し
た一連の手順を繰り返すことによりこのような下地回路
パターンまたは下地導電性膜による測定誤差を解消す
る。即ち、導電性膜９の成膜に先立って、回路パターン
または下地導電性膜１９の導電性材料から得られる膜厚
（以下、下層膜厚値という）を測定しておく。次に、回
路パターンまたは下地導電性膜１９の上に導電性膜９が
成膜された後に、前記下層膜厚値と導電性膜９の膜厚値
との合計膜厚値を測定する。最後に、測定後の合計膜厚
値から予め測定した下層膜厚値を減算する。これによ
り、導電性膜９のみの膜厚を正確に測定することができ
る。また、導電性膜９の成膜工程と並行した膜厚測定を
行なう場合は、合計膜厚値の測定値から上述の予め得ら
れた下層膜厚値を減算した結果を導電性膜９の膜厚値と
して出力する。
た一連の手順を繰り返すことによりこのような下地回路
パターンまたは下地導電性膜による測定誤差を解消す
る。即ち、導電性膜９の成膜に先立って、回路パターン
または下地導電性膜１９の導電性材料から得られる膜厚
（以下、下層膜厚値という）を測定しておく。次に、回
路パターンまたは下地導電性膜１９の上に導電性膜９が
成膜された後に、前記下層膜厚値と導電性膜９の膜厚値
との合計膜厚値を測定する。最後に、測定後の合計膜厚
値から予め測定した下層膜厚値を減算する。これによ
り、導電性膜９のみの膜厚を正確に測定することができ
る。また、導電性膜９の成膜工程と並行した膜厚測定を
行なう場合は、合計膜厚値の測定値から上述の予め得ら
れた下層膜厚値を減算した結果を導電性膜９の膜厚値と
して出力する。
【０１３６】（ｂ）膜厚測定装置の第２の実施形態 図１１は、本発明にかかる膜厚測定装置の第２の実施の
形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す膜
厚測定装置２は、前述した図１に示す励起受信一体型の
渦電流損失測定センサ１０を備える。本実施形態におい
てインピーダンスアナライザ４９は、高周波電源をも兼
用し、高周波電流を励起受信一体型コイル１２（図１参
照）に供給する。その他の構成は、図４に示す膜厚測定
装置１と略同一である。
形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す膜
厚測定装置２は、前述した図１に示す励起受信一体型の
渦電流損失測定センサ１０を備える。本実施形態におい
てインピーダンスアナライザ４９は、高周波電源をも兼
用し、高周波電流を励起受信一体型コイル１２（図１参
照）に供給する。その他の構成は、図４に示す膜厚測定
装置１と略同一である。
【０１３７】本実施形態の膜厚測定装置２の制御方法お
よびこれを用いた膜厚測定方法は、インピーダンスアナ
ライザ４９が高周波電源を兼用する点を除けば、（ａ）
において前述した方法と実質的に同一である。従って、
以下では、本実施形態の測定装置２を用いた測定方法に
ついて前述した第２の測定方法を適用した場合について
代表的に説明する。
よびこれを用いた膜厚測定方法は、インピーダンスアナ
ライザ４９が高周波電源を兼用する点を除けば、（ａ）
において前述した方法と実質的に同一である。従って、
以下では、本実施形態の測定装置２を用いた測定方法に
ついて前述した第２の測定方法を適用した場合について
代表的に説明する。
【０１３８】測定にあたっては、上述した第１の測定方
法と同様に、測定の基準値を測定中に逐次測定し、測定
誤差を補正する（第１の補正処理）。なお、前述したよ
うに、測定中に逐次基準値を測定することに代えて、予
め成膜された測定用導電膜から一つまたは複数の基準値
を測定に先立って取得し、これに基づいて測定誤差を補
正しても良い。
法と同様に、測定の基準値を測定中に逐次測定し、測定
誤差を補正する（第１の補正処理）。なお、前述したよ
うに、測定中に逐次基準値を測定することに代えて、予
め成膜された測定用導電膜から一つまたは複数の基準値
を測定に先立って取得し、これに基づいて測定誤差を補
正しても良い。
【０１３９】測定の開始に当たっては、まず、設計上の
膜厚値とレシピファイル内のデータテーブルに基づいて
高周波電流の周波数ｆを設定する。
膜厚値とレシピファイル内のデータテーブルに基づいて
高周波電流の周波数ｆを設定する。
【０１４０】次に、このように周波数ｆが設定された高
周波電流をインピーダンスアナライザ４９から渦電流損
失測定センサ１０に供給し、コイル１２に高周波磁界が
励磁させて導電性膜９に渦電流が局所的に励起させる。
周波電流をインピーダンスアナライザ４９から渦電流損
失測定センサ１０に供給し、コイル１２に高周波磁界が
励磁させて導電性膜９に渦電流が局所的に励起させる。
【０１４１】この渦電流による渦電流損失の影響を受け
て、コイル１２のインピーダンス、コイル１２に供給す
る高周波電流の電流値またはコイル１２に供給する高周
波電流の位相が変化するので、インピーダンスアナライ
ザ４９は、これらの値の変化を測定し、測定結果を制御
コンピュータ４２に供給する。制御コンピュータ４２の
膜厚演算部５４は、予め作成されレシピファイルに書き
込まれた、膜厚ｔと膜の抵抗値との関係を示すデータテ
ーブルを参照しながら膜厚ｔを算出して出力する。
て、コイル１２のインピーダンス、コイル１２に供給す
る高周波電流の電流値またはコイル１２に供給する高周
波電流の位相が変化するので、インピーダンスアナライ
ザ４９は、これらの値の変化を測定し、測定結果を制御
コンピュータ４２に供給する。制御コンピュータ４２の
膜厚演算部５４は、予め作成されレシピファイルに書き
込まれた、膜厚ｔと膜の抵抗値との関係を示すデータテ
ーブルを参照しながら膜厚ｔを算出して出力する。
【０１４２】ステージ駆動部３８は、レシピファイルに
予め設定された手順に従ってＸ−Ｙ−Ｚステージ３６を
連続的に移動する。これにより、ウェーハ８の表面上で
渦電流損失測定センサを走査させる。
予め設定された手順に従ってＸ−Ｙ−Ｚステージ３６を
連続的に移動する。これにより、ウェーハ８の表面上で
渦電流損失測定センサを走査させる。
【０１４３】本実施形態では、膜厚演算部５４は、光学
式変位センサ３２から供給される測定値ＤＳＦに基づい
て、算出した膜厚値を補正する（第２の補正処理）。膜
厚値の補正は、レシピファイル内の測定データテーブル
（図５参照）に基づいて処理される。
式変位センサ３２から供給される測定値ＤＳＦに基づい
て、算出した膜厚値を補正する（第２の補正処理）。膜
厚値の補正は、レシピファイル内の測定データテーブル
（図５参照）に基づいて処理される。
【０１４４】さらに、制御コンピュータ４２は、算出処
理および補正処理により得られた膜厚値をウェーハ８の
（Ｘ，Ｙ）座標と対応づけて出力する。このようにし
て、上述した膜厚測定がウェーハ８の全面にわたって処
理される。
理および補正処理により得られた膜厚値をウェーハ８の
（Ｘ，Ｙ）座標と対応づけて出力する。このようにし
て、上述した膜厚測定がウェーハ８の全面にわたって処
理される。
【０１４５】このように、本実施形態の膜厚測定装置２
によれば、算出した膜厚値を測定値ＤＳＦに基づいて補
正するので、前述した膜厚測定装置１と異なり、ステー
ジ駆動部３８によりＸ−Ｙ−Ｚステージ３６とＺステー
ジ３４との相対的位置関係を制御して導電性膜９と渦電
流損失測定センサ１０との距離を一定に保持する必要が
ない。この結果、さらに高速で渦電流損失測定センサを
ウェーハ８上に走査させることができ、リアルタイムで
高精度の膜厚モニタリングが可能になる。
によれば、算出した膜厚値を測定値ＤＳＦに基づいて補
正するので、前述した膜厚測定装置１と異なり、ステー
ジ駆動部３８によりＸ−Ｙ−Ｚステージ３６とＺステー
ジ３４との相対的位置関係を制御して導電性膜９と渦電
流損失測定センサ１０との距離を一定に保持する必要が
ない。この結果、さらに高速で渦電流損失測定センサを
ウェーハ８上に走査させることができ、リアルタイムで
高精度の膜厚モニタリングが可能になる。
【０１４６】（ｃ）膜厚測定装置の第３の実施形態 次に、本発明にかかる膜厚測定装置の第３の実施の形態
について図面を参照しながら説明する。
について図面を参照しながら説明する。
【０１４７】本実施形態の膜厚測定装置３は、渦電流損
失測定センサとして従来の励起受信一体型の渦電流損失
測定センサ１２０を備える。その他の構成は、図１１に
示す膜厚測定装置２と略同一であるので、その全体概略
図は省略する。また、本実施形態の膜厚測定装置３の制
御方法およびこれを用いた膜厚測定方法も、（ａ）また
は（ｂ）において前述した方法と実質的に同一である。
従って、以下では、渦電流損失測定センサ１２０につい
て図１２を参照しながら説明する。
失測定センサとして従来の励起受信一体型の渦電流損失
測定センサ１２０を備える。その他の構成は、図１１に
示す膜厚測定装置２と略同一であるので、その全体概略
図は省略する。また、本実施形態の膜厚測定装置３の制
御方法およびこれを用いた膜厚測定方法も、（ａ）また
は（ｂ）において前述した方法と実質的に同一である。
従って、以下では、渦電流損失測定センサ１２０につい
て図１２を参照しながら説明する。
【０１４８】本実施形態の膜厚測定装置３が備える渦電
流損失測定センサ１２０は、円筒形状をなす励起受信一
体型のコイル１２と、コイル１２を覆うように設けられ
た絶縁部材１２６とを有する。絶縁部材１２６は、樹脂
またはセラミックスなどの絶縁材料で形成される。コイ
ル１２は、インピーダンスアナライザ４９（図１１参
照）に接続される。
流損失測定センサ１２０は、円筒形状をなす励起受信一
体型のコイル１２と、コイル１２を覆うように設けられ
た絶縁部材１２６とを有する。絶縁部材１２６は、樹脂
またはセラミックスなどの絶縁材料で形成される。コイ
ル１２は、インピーダンスアナライザ４９（図１１参
照）に接続される。
【０１４９】渦電流損失測定センサ１２０は、インピー
ダンスアナライザ４９から高周波電流の入力を受けて高
周波磁界を励磁するとともに、これにより測定対象であ
る導電性膜９に励起される渦電流により変化した合成磁
界を受けて渦電流損失損が反映された電流をインピーダ
ンスアナライザ４９に供給する。コイル１２により発生
した磁束線ＭＦ１０は、コイル１２の中心軸を通ってコ
イル１２下方から漏れ出した後、逆放物線を描くように
センサ１２０側へ戻り、絶縁部材１２６を経由してコイ
ル１２の中心軸に再び戻る、という磁路を形成する。従
って、導電性膜９の上方に所定の距離で渦電流損失測定
センサ１２０を配置すれば、コイル１２の中心軸から外
部に漏れた磁束線ＭＦ１０が導電性膜９内を通過するよ
うに制御できるので、この磁場周辺でのみ渦電流が励起
される。この渦電流により変化した合成磁界を受けてコ
イル１２から出力される高周波電流から、渦電流測定セ
ンサ１２０のインピーダンスの変化、高周波電流の電流
値の変化または高周波電流の位相の変化をインピーダン
スアナライザ４９を用いて測定することにより渦電流損
失量を測定することができる。
ダンスアナライザ４９から高周波電流の入力を受けて高
周波磁界を励磁するとともに、これにより測定対象であ
る導電性膜９に励起される渦電流により変化した合成磁
界を受けて渦電流損失損が反映された電流をインピーダ
ンスアナライザ４９に供給する。コイル１２により発生
した磁束線ＭＦ１０は、コイル１２の中心軸を通ってコ
イル１２下方から漏れ出した後、逆放物線を描くように
センサ１２０側へ戻り、絶縁部材１２６を経由してコイ
ル１２の中心軸に再び戻る、という磁路を形成する。従
って、導電性膜９の上方に所定の距離で渦電流損失測定
センサ１２０を配置すれば、コイル１２の中心軸から外
部に漏れた磁束線ＭＦ１０が導電性膜９内を通過するよ
うに制御できるので、この磁場周辺でのみ渦電流が励起
される。この渦電流により変化した合成磁界を受けてコ
イル１２から出力される高周波電流から、渦電流測定セ
ンサ１２０のインピーダンスの変化、高周波電流の電流
値の変化または高周波電流の位相の変化をインピーダン
スアナライザ４９を用いて測定することにより渦電流損
失量を測定することができる。
【０１５０】このように、本実施形態によれば、従来の
渦電流損失測定センサを用いても、渦電流損失量を測定
できるので、上述した測定手順により導電性膜の膜厚ｔ
を測定することができる。測定方法は上述した第１の測
定方法または第２の測定方法のいずれでも良い。
渦電流損失測定センサを用いても、渦電流損失量を測定
できるので、上述した測定手順により導電性膜の膜厚ｔ
を測定することができる。測定方法は上述した第１の測
定方法または第２の測定方法のいずれでも良い。
【０１５１】（ｄ）膜厚測定装置の第４の実施形態 次に、本発明にかかる膜厚測定装置の第４の実施の形態
について図面を参照しながら説明する。
について図面を参照しながら説明する。
【０１５２】図１３は、本実施形態の膜厚測定装置の要
部を示す概略図である。同図（ａ）に示すように、本実
施形態の膜厚測定装置３は、導電成膜９の上方に配置さ
れた渦電流損失測定センサ２０に加え、半導体ウェーハ
８の裏面側、即ち、導電性膜９が成膜された面と反対面
側に配置された渦電流損失測定センサ２０と、このセン
サを上面にて支持するＺ−ステージ３５を備える。ま
た、膜厚測定装置３は、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６に代え
て半導体ウェーハ８をその周辺部にて支持するＸ−Ｙ−
Ｚステージ３７を備える。膜厚測定装置３のその他の構
成は、図４に示す膜厚測定装置１と実質的に同一であ
る。
部を示す概略図である。同図（ａ）に示すように、本実
施形態の膜厚測定装置３は、導電成膜９の上方に配置さ
れた渦電流損失測定センサ２０に加え、半導体ウェーハ
８の裏面側、即ち、導電性膜９が成膜された面と反対面
側に配置された渦電流損失測定センサ２０と、このセン
サを上面にて支持するＺ−ステージ３５を備える。ま
た、膜厚測定装置３は、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６に代え
て半導体ウェーハ８をその周辺部にて支持するＸ−Ｙ−
Ｚステージ３７を備える。膜厚測定装置３のその他の構
成は、図４に示す膜厚測定装置１と実質的に同一であ
る。
【０１５３】このような構成により、本実施形態の膜厚
測定装置３は、導電成膜９の上方に配置された渦電流損
失測定センサ２０のみならず、ウェーハ８の裏側に配置
された渦電流損失測定センサ２０によっても高周波磁界
を励磁し、ウェーハ８を介して導電性膜９に渦電流を発
生させ、発生した渦電流により変化した合成磁界を上述
した手順により検出して導電性膜９の膜厚を測定する。
測定装置３は、導電成膜９の上方に配置された渦電流損
失測定センサ２０のみならず、ウェーハ８の裏側に配置
された渦電流損失測定センサ２０によっても高周波磁界
を励磁し、ウェーハ８を介して導電性膜９に渦電流を発
生させ、発生した渦電流により変化した合成磁界を上述
した手順により検出して導電性膜９の膜厚を測定する。
【０１５４】このように、ウェーハ８の裏側にも渦電流
損失測定センサ２０を配置するので、この裏面側では、
成膜工程やエッチング工程においてウェーハ８上に成膜
される導電成膜９の成膜を妨げるおそれが解消する。従
って、例えば図１３（ｂ）に示すように、ウェーハ８の
裏面に渦電流損失測定センサ２０の上面を接触させて測
定することも可能である。さらに、ＣＭＰ研磨工程にお
いては、研磨用ツールとの接触を回避しながら走査する
必要もなくなる。これにより、測定上の制約が大幅に減
少する。このように本実施形態によれば、設計の自由度
および測定のスループットのいずれについても優れた膜
厚測定装置が提供される。なお、具体的な測定方法は、
第１の実施形態または第２の実施形態に記載した手順と
実質的に同一である。
損失測定センサ２０を配置するので、この裏面側では、
成膜工程やエッチング工程においてウェーハ８上に成膜
される導電成膜９の成膜を妨げるおそれが解消する。従
って、例えば図１３（ｂ）に示すように、ウェーハ８の
裏面に渦電流損失測定センサ２０の上面を接触させて測
定することも可能である。さらに、ＣＭＰ研磨工程にお
いては、研磨用ツールとの接触を回避しながら走査する
必要もなくなる。これにより、測定上の制約が大幅に減
少する。このように本実施形態によれば、設計の自由度
および測定のスループットのいずれについても優れた膜
厚測定装置が提供される。なお、具体的な測定方法は、
第１の実施形態または第２の実施形態に記載した手順と
実質的に同一である。
【０１５５】（ｅ）膜厚測定装置の第５の実施形態 次に、本発明にかかる膜厚測定装置の第５の実施の形態
について図面を参照しながら説明する。本実施形態の膜
厚測定装置４の特徴は、複数の渦電流損失測定センサ１
０を備え、これによりセンサの走査手順を大幅に簡略化
させながら導電成膜９の膜厚分布を一括して高速に測定
する点にある。膜厚測定装置４のその他の構成は、図１
１に示す膜厚測定装置２と実質的に同一である。
について図面を参照しながら説明する。本実施形態の膜
厚測定装置４の特徴は、複数の渦電流損失測定センサ１
０を備え、これによりセンサの走査手順を大幅に簡略化
させながら導電成膜９の膜厚分布を一括して高速に測定
する点にある。膜厚測定装置４のその他の構成は、図１
１に示す膜厚測定装置２と実質的に同一である。
【０１５６】図１４は、本発明にかかる膜厚測定装置の
第５の実施の形態の要部を示す概略図である。同図
（ａ）〜（ｃ）は、いずれもウェーハ８の上方から見た
平面図であり、複数のセンサの配置形態の典型例を示
す。
第５の実施の形態の要部を示す概略図である。同図
（ａ）〜（ｃ）は、いずれもウェーハ８の上方から見た
平面図であり、複数のセンサの配置形態の典型例を示
す。
【０１５７】図１４（ａ）は、渦電流損失測定センサ１
０を所定間隔で一つの列をなすように配置した例であ
る。本例の場合は、同図の矢印Ａ１に示すように、ウェ
ーハ８をセンサの列に直交する方向に移動させるだけ
で、その表面に成膜される導電成膜９の全面を走査する
ことができ、導電成膜９の膜厚分布を高速で測定でき
る。
０を所定間隔で一つの列をなすように配置した例であ
る。本例の場合は、同図の矢印Ａ１に示すように、ウェ
ーハ８をセンサの列に直交する方向に移動させるだけ
で、その表面に成膜される導電成膜９の全面を走査する
ことができ、導電成膜９の膜厚分布を高速で測定でき
る。
【０１５８】図１４（ｂ）は、十字をなすように、互い
に直交する２つの方向へ渦電流損失測定センサ１０を所
定間隔で配置した例である。本例の場合では、十字形の
中心に位置する渦電流損失測定センサ１０がウェーハ８
の中心の上方に位置するように、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３
６を移動させた後、同図の矢印Ａ２に示すように、時計
方向または反時計方向に回動させるだけで、その表面に
成膜される導電成膜９の全面を走査することができ、導
電成膜９の膜厚分布を高速で測定できる。
に直交する２つの方向へ渦電流損失測定センサ１０を所
定間隔で配置した例である。本例の場合では、十字形の
中心に位置する渦電流損失測定センサ１０がウェーハ８
の中心の上方に位置するように、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３
６を移動させた後、同図の矢印Ａ２に示すように、時計
方向または反時計方向に回動させるだけで、その表面に
成膜される導電成膜９の全面を走査することができ、導
電成膜９の膜厚分布を高速で測定できる。
【０１５９】図１４（ｃ）は、渦電流損失測定センサ１
０を放射状に配置した例を示す。このように配置するこ
とにより、導電成膜９の膜厚測定上必要な領域の全てに
渦電流損失測定センサ１０が対応することとなり、一回
の測定で導電成膜９の膜厚をほぼ全面にわたって測定す
ることができる。従って、本例の場合では、成膜工程中
にステージ３６を移動させる必要がない。これにより、
導電成膜９の膜厚を一括して測定できるので、膜厚分布
を極めて高速で測定できる。この結果、極めて薄い導電
成膜を成膜する場合で測定時間が限られている場合でも
高い精度で一括測定が可能な膜厚測定装置が提供され
る。さらに、本実施形態と前述した第４の実施の形態と
組み合わせて導電成膜９の上方および裏面側の双方で配
置すれば、さらに多数の渦電流損失測定センサ１０を一
度に配置できることとなり、測定の速度および精度をさ
らに向上させることができる。
０を放射状に配置した例を示す。このように配置するこ
とにより、導電成膜９の膜厚測定上必要な領域の全てに
渦電流損失測定センサ１０が対応することとなり、一回
の測定で導電成膜９の膜厚をほぼ全面にわたって測定す
ることができる。従って、本例の場合では、成膜工程中
にステージ３６を移動させる必要がない。これにより、
導電成膜９の膜厚を一括して測定できるので、膜厚分布
を極めて高速で測定できる。この結果、極めて薄い導電
成膜を成膜する場合で測定時間が限られている場合でも
高い精度で一括測定が可能な膜厚測定装置が提供され
る。さらに、本実施形態と前述した第４の実施の形態と
組み合わせて導電成膜９の上方および裏面側の双方で配
置すれば、さらに多数の渦電流損失測定センサ１０を一
度に配置できることとなり、測定の速度および精度をさ
らに向上させることができる。
【０１６０】（ｆ）膜厚測定装置の第６の実施形態 次に、本発明にかかる膜厚測定装置の第６の実施形態に
ついて図１５〜図１７を参照しながら説明する。本実施
形態の特徴は、渦電流損失測定センサをなす励起受信一
体型コイルの中心軸と同軸上にレーザ変位センサを配置
し、渦電流損失の測定と、渦電流損失測定センサと導電
性膜の表面との距離の測定と、を同時に実現する点にあ
る。
ついて図１５〜図１７を参照しながら説明する。本実施
形態の特徴は、渦電流損失測定センサをなす励起受信一
体型コイルの中心軸と同軸上にレーザ変位センサを配置
し、渦電流損失の測定と、渦電流損失測定センサと導電
性膜の表面との距離の測定と、を同時に実現する点にあ
る。
【０１６１】図１５は、本実施形態の膜厚測定装置の概
略構成を示すブロック図である。図１１に示す膜厚測定
装置２との対比において明らかなように、図１５に示す
膜厚測定装置５は、光学式変位センサとしてレーザ変位
センサ６３を備え、また、光学式変位センサコントロー
ラとしてレーザ変位センサコントローラ５８を備える。
さらに、膜厚測定装置２は、渦電流損失測定センサとし
て空芯型の励起受信一体型コイル６８を備える。励起受
信一体型コイル６８とレーザ変位センサ６３とは渦電流
損失測定センサユニット６０を構成する。膜厚測定装置
２のその他の構成は、図１１に示す膜厚測定装置２と実
質的に同一である。本実施形態において、制御コンピュ
ータ４２とレーザ変位センサコントローラ５８とステー
ジ駆動部３８とは、距離測定誤差補正手段を構成する。
略構成を示すブロック図である。図１１に示す膜厚測定
装置２との対比において明らかなように、図１５に示す
膜厚測定装置５は、光学式変位センサとしてレーザ変位
センサ６３を備え、また、光学式変位センサコントロー
ラとしてレーザ変位センサコントローラ５８を備える。
さらに、膜厚測定装置２は、渦電流損失測定センサとし
て空芯型の励起受信一体型コイル６８を備える。励起受
信一体型コイル６８とレーザ変位センサ６３とは渦電流
損失測定センサユニット６０を構成する。膜厚測定装置
２のその他の構成は、図１１に示す膜厚測定装置２と実
質的に同一である。本実施形態において、制御コンピュ
ータ４２とレーザ変位センサコントローラ５８とステー
ジ駆動部３８とは、距離測定誤差補正手段を構成する。
【０１６２】図１６は、図１５に示す膜厚測定装置５が
備える渦電流損失測定センサユニット６０の具体的構成
を示す略示断面図である。レーザ変位センサ６３は、レ
ーザ発振部とレーザ受光部との中間点が励起受信一体型
コイル６８の中心軸と実質的に一致するように、励起受
信一体型コイル６８の上方に配設される。従って、レー
ザ発振部から出射したレーザ光ＬＢ１は、コイル６８の
空芯を経由して導電性膜９の表面に照射し、その反射光
ＬＢ２も同様にコイル６８の空芯を経由してレーザ受光
部に入射する。これにより、レーザ変位センサ６３と導
電性膜との距離Ｄ１を表わす信号がレーザ変位センサコ
ントローラ５８を介して制御コンピュータ４２に供給さ
れる。メモリ５２内には、レーザ変位センサ６３の下面
とコイル６８の下面との距離Ｄ２が予め格納されてお
り、制御コンピュータ４２は、距離Ｄ１から距離Ｄ２を
除算することにより、渦電流損失測定センサユニット６
０と導電性膜９との間の距離ＤＳＦを算出する。
備える渦電流損失測定センサユニット６０の具体的構成
を示す略示断面図である。レーザ変位センサ６３は、レ
ーザ発振部とレーザ受光部との中間点が励起受信一体型
コイル６８の中心軸と実質的に一致するように、励起受
信一体型コイル６８の上方に配設される。従って、レー
ザ発振部から出射したレーザ光ＬＢ１は、コイル６８の
空芯を経由して導電性膜９の表面に照射し、その反射光
ＬＢ２も同様にコイル６８の空芯を経由してレーザ受光
部に入射する。これにより、レーザ変位センサ６３と導
電性膜との距離Ｄ１を表わす信号がレーザ変位センサコ
ントローラ５８を介して制御コンピュータ４２に供給さ
れる。メモリ５２内には、レーザ変位センサ６３の下面
とコイル６８の下面との距離Ｄ２が予め格納されてお
り、制御コンピュータ４２は、距離Ｄ１から距離Ｄ２を
除算することにより、渦電流損失測定センサユニット６
０と導電性膜９との間の距離ＤＳＦを算出する。
【０１６３】上述した実施形態においては、光学式変位
センサと渦電流損失測定センサとが導電性膜９と水平な
方向に隣接していたので、光学式変位センサによる測定
結果と、渦電流損失測定センサと導電性膜９間の実際の
距離との間に誤差が生じる場合がある。これに対して、
図１５に示す渦電流損失測定センサユニット６０は、コ
イル６８の中心軸と導電性膜９の交点にほぼ一致する位
置にレーザ光ＬＢ１を照射するので、渦電流損失測定セ
ンサユニット６０と導電性膜９との間の距離Ｄ ＳＦを正
確に測定することができる。
センサと渦電流損失測定センサとが導電性膜９と水平な
方向に隣接していたので、光学式変位センサによる測定
結果と、渦電流損失測定センサと導電性膜９間の実際の
距離との間に誤差が生じる場合がある。これに対して、
図１５に示す渦電流損失測定センサユニット６０は、コ
イル６８の中心軸と導電性膜９の交点にほぼ一致する位
置にレーザ光ＬＢ１を照射するので、渦電流損失測定セ
ンサユニット６０と導電性膜９との間の距離Ｄ ＳＦを正
確に測定することができる。
【０１６４】次に、図１５に示す膜厚測定装置５を用い
た膜厚測定方法について説明する。
た膜厚測定方法について説明する。
【０１６５】本実施形態の膜厚測定装置５は、上述した
第１の測定方法から第３の測定方法のいずれの方法にも
ほぼ同様に適用することができる。ただし、上述したと
おり、渦電流損失測定センサユニット６０によれば、レ
ーザ光ＬＢ１の導電性膜９への照射位置がコイルの中心
線を導電性膜９の表面に下ろした交点の位置と実質的に
一致するので、第１または第２の方法を本実施形態の膜
厚測定装置５に適用した場合の特徴は、渦電流損失測定
センサユニット６０と導電性膜９との間の距離ＤＳＦの
測定と、渦電流損失の測定とを同時に実行できる点にあ
る。上述した実施形態では、光学式変位センサが渦電流
損失測定センサから離隔して配設されるので、測定誤差
を回避するため、その距離だけ渦電流損失測定センサを
移動させなければならない。しかしその移動中における
ステージの振動や渦電流損失測定センサ自身の振動に起
因して測定誤差が発生することがある。この一方、本実
施形態によれば、渦電流損失測定センサユニット６０と
導電性膜９との間の距離Ｄ ＳＦを直接測定できるので、
このような測定誤差を回避できるうえ、ステージの動作
回数を低減できるので、ステージの性能に対する負担を
軽減することができる。これにより、さらに高精度でか
つ高速の膜厚測定が可能になるとともに、膜厚測定装置
の構成もさらに小型化、簡素化できる。
第１の測定方法から第３の測定方法のいずれの方法にも
ほぼ同様に適用することができる。ただし、上述したと
おり、渦電流損失測定センサユニット６０によれば、レ
ーザ光ＬＢ１の導電性膜９への照射位置がコイルの中心
線を導電性膜９の表面に下ろした交点の位置と実質的に
一致するので、第１または第２の方法を本実施形態の膜
厚測定装置５に適用した場合の特徴は、渦電流損失測定
センサユニット６０と導電性膜９との間の距離ＤＳＦの
測定と、渦電流損失の測定とを同時に実行できる点にあ
る。上述した実施形態では、光学式変位センサが渦電流
損失測定センサから離隔して配設されるので、測定誤差
を回避するため、その距離だけ渦電流損失測定センサを
移動させなければならない。しかしその移動中における
ステージの振動や渦電流損失測定センサ自身の振動に起
因して測定誤差が発生することがある。この一方、本実
施形態によれば、渦電流損失測定センサユニット６０と
導電性膜９との間の距離Ｄ ＳＦを直接測定できるので、
このような測定誤差を回避できるうえ、ステージの動作
回数を低減できるので、ステージの性能に対する負担を
軽減することができる。これにより、さらに高精度でか
つ高速の膜厚測定が可能になるとともに、膜厚測定装置
の構成もさらに小型化、簡素化できる。
【０１６６】ここで、本実施形態の膜厚測定装置５を用
いて第３の測定方法による膜厚測定について図１７を参
照しながら説明する。
いて第３の測定方法による膜厚測定について図１７を参
照しながら説明する。
【０１６７】まず、膜厚測定に先立って、導電性膜９に
おける所望の膜厚測定範囲において予め定めた点数だ
け、レーザ変位センサ６３によりセンサユニット−導電
性膜９間の距離ＤＳＦを測定しておく。この測定結果に
は、ウェーハの反りに起因する測定誤差が現われる。図
１７は、ウェーハ上の位置とセンサユニット−導電性膜
９間の距離ＤＳＦとの関係の一例を示すグラフである。
同図内のグラフｌｍに示すように、測定の結果、距離Ｄ
ＳＦは、激しく変化している。
おける所望の膜厚測定範囲において予め定めた点数だ
け、レーザ変位センサ６３によりセンサユニット−導電
性膜９間の距離ＤＳＦを測定しておく。この測定結果に
は、ウェーハの反りに起因する測定誤差が現われる。図
１７は、ウェーハ上の位置とセンサユニット−導電性膜
９間の距離ＤＳＦとの関係の一例を示すグラフである。
同図内のグラフｌｍに示すように、測定の結果、距離Ｄ
ＳＦは、激しく変化している。
【０１６８】次に、制御コンピュータ４２は、この測定
結果に対して、スムージングや多項式近似等の処理を実
行して測定誤差を除去し、その結果をメモリ５２に格納
する。図１７に示すグラフｌｃは、グラフｌｍに現われ
た測定結果に対して実行した誤差処理の例を示す。
結果に対して、スムージングや多項式近似等の処理を実
行して測定誤差を除去し、その結果をメモリ５２に格納
する。図１７に示すグラフｌｃは、グラフｌｍに現われ
た測定結果に対して実行した誤差処理の例を示す。
【０１６９】次に、インピーダンスアナライザ４９が供
給する高周波電流の周波数ｆを設定する。即ち、導電性
膜９を成膜するときの狙いの膜厚ｔを参照し、レシピフ
ァイル内の膜厚と分解能との関係を示すデータテーブル
（図８参照）に基づいて最適と思われる周波数ｆを設定
し、この周波数ｆを有する高周波電流を励起受信一体型
コイル６８に供給し、磁場を発生させる。この磁場によ
り、導電性膜９に渦電流が励起され、前述した式１で表
される渦電流損失Ｐが導電性膜９内に発生する。
給する高周波電流の周波数ｆを設定する。即ち、導電性
膜９を成膜するときの狙いの膜厚ｔを参照し、レシピフ
ァイル内の膜厚と分解能との関係を示すデータテーブル
（図８参照）に基づいて最適と思われる周波数ｆを設定
し、この周波数ｆを有する高周波電流を励起受信一体型
コイル６８に供給し、磁場を発生させる。この磁場によ
り、導電性膜９に渦電流が励起され、前述した式１で表
される渦電流損失Ｐが導電性膜９内に発生する。
【０１７０】導電性膜９で渦電流損失Ｐが発生すると、
導電性膜９の膜厚ｔに応じて渦電流損失測定センサユニ
ット６０のインピーダンス、励起受信一体型コイル６８
に流れる計測用の高周波電流の電流値または高周波電流
の位相が変化する（図９参照）。
導電性膜９の膜厚ｔに応じて渦電流損失測定センサユニ
ット６０のインピーダンス、励起受信一体型コイル６８
に流れる計測用の高周波電流の電流値または高周波電流
の位相が変化する（図９参照）。
【０１７１】この変化をインピーダンスアナライザ４９
がモニタして制御コンピュータ４２に供給する。制御コ
ンピュータ４２の膜厚演算部５４は、予め作成されレシ
ピファイルに書き込まれた、膜厚ｔと膜の抵抗値との関
係を示すデータテーブルと、測定誤差除去処理後のセン
サユニット−導電性膜９間の距離ＤＳＦの変化のデータ
テーブルとを参照しながら膜厚ｔを演算して出力する。
がモニタして制御コンピュータ４２に供給する。制御コ
ンピュータ４２の膜厚演算部５４は、予め作成されレシ
ピファイルに書き込まれた、膜厚ｔと膜の抵抗値との関
係を示すデータテーブルと、測定誤差除去処理後のセン
サユニット−導電性膜９間の距離ＤＳＦの変化のデータ
テーブルとを参照しながら膜厚ｔを演算して出力する。
【０１７２】膜厚測定装置５は、以上の膜厚測定をウェ
ーハ８の所望の測定範囲における所定の点数だけ実行す
る。ここで、誤差を低減させるためのプレスキャンによ
り近似関数が既に得られているので、渦電流の測定にお
ける測定点は、プレスキャンの測定点と一致する必要が
ない。膜厚演算部５４は、予め得られた近似関数を参照
しながら導電性膜９の膜厚ｔを算出する。
ーハ８の所望の測定範囲における所定の点数だけ実行す
る。ここで、誤差を低減させるためのプレスキャンによ
り近似関数が既に得られているので、渦電流の測定にお
ける測定点は、プレスキャンの測定点と一致する必要が
ない。膜厚演算部５４は、予め得られた近似関数を参照
しながら導電性膜９の膜厚ｔを算出する。
【０１７３】上述した第３の膜厚測定方法によれば、レ
ーザ変位センサ６３を用いてセンサユニット−導電性膜
９間の距離ＤＳＦの変化のデータテーブルを予め取得
し、このデータテーブルから測定誤差が除去された近似
関数を用いて膜厚を算出するので、渦電流損失の測定点
数を必要最小限に止めながら、光学式変位センサの精度
が比較的低いという問題を解消することができる。これ
により、ＬＳＩパターン上の反射率が大きい導電性膜や
表面が荒れた導電性膜に対する変位測定精度の劣化を抑
制できるので、上述した第３の膜厚測定方法は、ウェー
ハ毎の変位測定が必要でない場合、例えば同一ロット内
のウェーハ、同一の回路パターンが形成されたウェーハ
または同一プロセスを経たウェーハなど、ウェーハの反
りが互いに大きく異なることがない場合に特に有効であ
る。なお、本実施形態では、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６を
備える場合について説明したが、ウェーハ８の搬送中な
ど、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６を利用できない場合であっ
ても、例えばロボットアームが渦電流損失測定センサユ
ニット６０の下方でウェーハを乗せて移動することによ
り、導電性膜９の膜厚測定は可能である。
ーザ変位センサ６３を用いてセンサユニット−導電性膜
９間の距離ＤＳＦの変化のデータテーブルを予め取得
し、このデータテーブルから測定誤差が除去された近似
関数を用いて膜厚を算出するので、渦電流損失の測定点
数を必要最小限に止めながら、光学式変位センサの精度
が比較的低いという問題を解消することができる。これ
により、ＬＳＩパターン上の反射率が大きい導電性膜や
表面が荒れた導電性膜に対する変位測定精度の劣化を抑
制できるので、上述した第３の膜厚測定方法は、ウェー
ハ毎の変位測定が必要でない場合、例えば同一ロット内
のウェーハ、同一の回路パターンが形成されたウェーハ
または同一プロセスを経たウェーハなど、ウェーハの反
りが互いに大きく異なることがない場合に特に有効であ
る。なお、本実施形態では、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６を
備える場合について説明したが、ウェーハ８の搬送中な
ど、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６を利用できない場合であっ
ても、例えばロボットアームが渦電流損失測定センサユ
ニット６０の下方でウェーハを乗せて移動することによ
り、導電性膜９の膜厚測定は可能である。
【０１７４】（ｇ）膜厚測定装置の第７の実施形態 次に、本発明にかかる膜厚測定装置の第７の実施形態に
ついて図１８を参照しながら説明する。本実施形態は、
図１５に示す膜厚測定装置５において、渦電流損失測定
センサユニット６０を導電性膜９の裏面側に配置した形
態である。
ついて図１８を参照しながら説明する。本実施形態は、
図１５に示す膜厚測定装置５において、渦電流損失測定
センサユニット６０を導電性膜９の裏面側に配置した形
態である。
【０１７５】図１８は、本実施形態の膜厚測定装置の要
部を示す概略図である。同図（ａ）に示すように、本実
施形態の膜厚測定装置５’は、半導体ウェーハ８の裏面
側、即ち、導電性膜９が成膜された面と反対面側に配置
された渦電流損失測定センサユニット６０と、このセン
サを上面にて支持するＺ−ステージ３５を備える。ま
た、膜厚測定装置５’は、図１３に示す第４の実施形態
と同様に、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６に代えて半導体ウェ
ーハ８をその周辺部から支持するＸ−Ｙ−Ｚステージ３
７を備える。膜厚測定装置５’のその他の構成は、図１
５に示す膜厚測定装置５と実質的に同一である。
部を示す概略図である。同図（ａ）に示すように、本実
施形態の膜厚測定装置５’は、半導体ウェーハ８の裏面
側、即ち、導電性膜９が成膜された面と反対面側に配置
された渦電流損失測定センサユニット６０と、このセン
サを上面にて支持するＺ−ステージ３５を備える。ま
た、膜厚測定装置５’は、図１３に示す第４の実施形態
と同様に、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６に代えて半導体ウェ
ーハ８をその周辺部から支持するＸ−Ｙ−Ｚステージ３
７を備える。膜厚測定装置５’のその他の構成は、図１
５に示す膜厚測定装置５と実質的に同一である。
【０１７６】このような構成により、本実施形態の膜厚
測定装置５’は、ウェーハ８の裏側に配置された励起受
信一体型コイル６８によって高周波磁界を励磁し、ウェ
ーハ８を介して導電性膜９に渦電流を発生させ、発生し
た渦電流により変化した合成磁界を検出して導電性膜９
の膜厚を測定する。また、センサユニット−導電性膜間
の距離ＤＳＦは、ウェーハ８の裏面と渦電流損失測定セ
ンサユニット６０との距離Ｄ３とウェーハ８の厚さＴｓ
とを予め取得しておけば、距離（Ｄ３＋Ｔｓ）により算
出できる。
測定装置５’は、ウェーハ８の裏側に配置された励起受
信一体型コイル６８によって高周波磁界を励磁し、ウェ
ーハ８を介して導電性膜９に渦電流を発生させ、発生し
た渦電流により変化した合成磁界を検出して導電性膜９
の膜厚を測定する。また、センサユニット−導電性膜間
の距離ＤＳＦは、ウェーハ８の裏面と渦電流損失測定セ
ンサユニット６０との距離Ｄ３とウェーハ８の厚さＴｓ
とを予め取得しておけば、距離（Ｄ３＋Ｔｓ）により算
出できる。
【０１７７】また、例えば図１８（ｂ）に示すように、
ウェーハ８の裏面に渦電流損失測定センサユニット６０
の上面を接触させて測定することも可能である。この場
合、変位を測定する必要はない。
ウェーハ８の裏面に渦電流損失測定センサユニット６０
の上面を接触させて測定することも可能である。この場
合、変位を測定する必要はない。
【０１７８】このように、本実施形態の膜厚測定装置
５’によれば、ウェーハ８の裏面側に渦電流損失測定セ
ンサユニット６０を配置するので、成膜工程やエッチン
グ工程においてウェーハ８上に成膜される導電成膜９の
成膜などを妨げるおそれが解消する。さらに、ＣＭＰ研
磨工程においては、研磨用ツールとの接触を回避しなが
ら測定する必要もなくなる。これにより、測定上の制約
が大幅に減少するので、成膜工程、研磨工程またはエッ
チング工程などの製造工程においてリアルタイムで膜厚
を測定するＩｎ−ｓｉｔｕ型の膜厚測定装置として動作
させることができる。このように本実施形態によれば、
設計の自由度並びに測定の精度およびスループットのい
ずれについても優れた膜厚測定装置が提供される。膜厚
測定装置５’の具体的な測定方法は、上述した第１から
第３の測定方法と実質的に同一である。
５’によれば、ウェーハ８の裏面側に渦電流損失測定セ
ンサユニット６０を配置するので、成膜工程やエッチン
グ工程においてウェーハ８上に成膜される導電成膜９の
成膜などを妨げるおそれが解消する。さらに、ＣＭＰ研
磨工程においては、研磨用ツールとの接触を回避しなが
ら測定する必要もなくなる。これにより、測定上の制約
が大幅に減少するので、成膜工程、研磨工程またはエッ
チング工程などの製造工程においてリアルタイムで膜厚
を測定するＩｎ−ｓｉｔｕ型の膜厚測定装置として動作
させることができる。このように本実施形態によれば、
設計の自由度並びに測定の精度およびスループットのい
ずれについても優れた膜厚測定装置が提供される。膜厚
測定装置５’の具体的な測定方法は、上述した第１から
第３の測定方法と実質的に同一である。
【０１７９】なお、本実施形態では、ウェーハの裏面側
にのみ渦電流損失測定センサユニットを配置した形態に
ついて説明したが、図１３に示す第４の実施形態と同様
に、導電成膜９の裏面側に加えて上方側にも渦電流損失
測定センサユニット６０を配置し、両側から膜厚を測定
することとしても良い。
にのみ渦電流損失測定センサユニットを配置した形態に
ついて説明したが、図１３に示す第４の実施形態と同様
に、導電成膜９の裏面側に加えて上方側にも渦電流損失
測定センサユニット６０を配置し、両側から膜厚を測定
することとしても良い。
【０１８０】（ｈ）膜厚測定装置の第８の実施形態 次に、本発明にかかる膜厚測定装置の第８の実施の形態
について図１９および図２０を参照しながら説明する。
本実施形態の特徴は、上述した光学式変位センサまたは
レーザ変位センサに代えて静電容量式変位センサを備
え、これによりセンサユニット−導電性膜間の距離を測
定する点にある。
について図１９および図２０を参照しながら説明する。
本実施形態の特徴は、上述した光学式変位センサまたは
レーザ変位センサに代えて静電容量式変位センサを備
え、これによりセンサユニット−導電性膜間の距離を測
定する点にある。
【０１８１】図１９は、本実施形態の膜厚測定装置の概
略構成を示すブロック図である。同図に示す膜厚測定装
置６は、上述した第２〜第７の実施形態と同様に、Ｘ−
Ｙ−Ｚステージ３６と、ステージ駆動部３８と、インピ
ーダンスアナライザ４９と、制御コンピュータ４２と、
を備える他、本実施形態において特徴的な渦電流損失測
定センサユニット７０と静電容量式変位センサコントロ
ーラ８８をさらに備える。
略構成を示すブロック図である。同図に示す膜厚測定装
置６は、上述した第２〜第７の実施形態と同様に、Ｘ−
Ｙ−Ｚステージ３６と、ステージ駆動部３８と、インピ
ーダンスアナライザ４９と、制御コンピュータ４２と、
を備える他、本実施形態において特徴的な渦電流損失測
定センサユニット７０と静電容量式変位センサコントロ
ーラ８８をさらに備える。
【０１８２】渦電流損失測定センサユニット７０は、渦
電流損失測定センサとして励起受信一体型コイル１２
と、励起受信一体型コイル１２を覆うように形成された
絶縁部材１２６と、静電容量式変位センサ電極７２とを
含む。コイル１２は、インピーダンスアナライザ４９か
ら高周波電流の供給を受けて高周波磁界を形成し、導電
性膜９に局所的に渦電流を発生させるとともに、この渦
電流により発生した磁界とコイル１２により発生した磁
界との合成磁界を受信する。
電流損失測定センサとして励起受信一体型コイル１２
と、励起受信一体型コイル１２を覆うように形成された
絶縁部材１２６と、静電容量式変位センサ電極７２とを
含む。コイル１２は、インピーダンスアナライザ４９か
ら高周波電流の供給を受けて高周波磁界を形成し、導電
性膜９に局所的に渦電流を発生させるとともに、この渦
電流により発生した磁界とコイル１２により発生した磁
界との合成磁界を受信する。
【０１８３】静電容量式変位センサコントローラ８８
は、渦電流損失測定センサユニット７０内の静電容量式
変位センサ電極７２に接続されるとともに、配線Ｇ１に
よりグランドに接続される。また、ウェーハ８はその側
面側で配線Ｇ３によりグランドに接続される。これによ
り、導電性膜９もグランド電位に保持される。この結
果、静電容量式変位センサ電極７２と導電性膜９とはコ
ンデンサの両側の電極をなし、静電容量式変位センサコ
ントローラ８８は、静電容量式変位センサ電極７２−導
電性膜９間の静電容量を測定し、その測定結果を制御コ
ンピュータ４２に供給する。制御コンピュータ４２は、
静電容量式変位センサコントローラ８８の測定結果から
静電容量式変位センサ電極７２−導電性膜９間の距離を
算出する。なお、図１９に示すように、ウェーハ８の側
面をグランドに接続することに代え、導電性膜９の表面
領域のうち膜厚測定に影響を及ぼさない部位、例えば端
部を配線Ｇ４を介してグランド接続しても良く、または
Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６を貫通する配線Ｇ２によりその
端部の裏面側でグランドに接続しても良い。図１９にお
いては、導電性膜９をグランド電位に保持するための配
線としてＧ２〜Ｇ４を示したが、これらは代替的であ
り、測定環境に応じて適宜選択できる。例えば、導電性
膜９を直接グランドに接続する態様を選択すれば、ウェ
ーハ８の搬送中など、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６を利用で
きない場合であっても測定が可能になる。
は、渦電流損失測定センサユニット７０内の静電容量式
変位センサ電極７２に接続されるとともに、配線Ｇ１に
よりグランドに接続される。また、ウェーハ８はその側
面側で配線Ｇ３によりグランドに接続される。これによ
り、導電性膜９もグランド電位に保持される。この結
果、静電容量式変位センサ電極７２と導電性膜９とはコ
ンデンサの両側の電極をなし、静電容量式変位センサコ
ントローラ８８は、静電容量式変位センサ電極７２−導
電性膜９間の静電容量を測定し、その測定結果を制御コ
ンピュータ４２に供給する。制御コンピュータ４２は、
静電容量式変位センサコントローラ８８の測定結果から
静電容量式変位センサ電極７２−導電性膜９間の距離を
算出する。なお、図１９に示すように、ウェーハ８の側
面をグランドに接続することに代え、導電性膜９の表面
領域のうち膜厚測定に影響を及ぼさない部位、例えば端
部を配線Ｇ４を介してグランド接続しても良く、または
Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６を貫通する配線Ｇ２によりその
端部の裏面側でグランドに接続しても良い。図１９にお
いては、導電性膜９をグランド電位に保持するための配
線としてＧ２〜Ｇ４を示したが、これらは代替的であ
り、測定環境に応じて適宜選択できる。例えば、導電性
膜９を直接グランドに接続する態様を選択すれば、ウェ
ーハ８の搬送中など、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６を利用で
きない場合であっても測定が可能になる。
【０１８４】静電容量式変位センサ電極７２の具体的構
成について図２０を参照しながら説明する。
成について図２０を参照しながら説明する。
【０１８５】図２０（ａ）は、図１９に示す渦電流損失
測定センサユニット７０の略示断面図であり、また、図
２０（ｂ）は、渦電流損失測定センサユニット７０の底
面図である。静電容量式変位センサ電極７２は、高抵抗
材料で形成された厚さＴｅのリング状薄膜電極であり、
励起受信一体型コイル１２を周回するように絶縁部材１
２６の底部に配設される。本実施形態において、静電容
量式変位センサ電極７２のリング形状の中心軸は、コイ
ル１２の中心軸と一致している。センサ電極７２の厚さ
Ｔｅは、本実施形態において約１０〜５０μｍである。
また、絶縁部材の底部周辺にはセンサ電極７２の厚さＴ
ｅに応じた深さを有する凹部が設けられ、センサ電極７
２は、その表面がコイル１２の底面と同一平面内に位置
するように、この凹部に嵌設される。これにより、静電
容量式変位センサにより測定された距離が、コイル１２
−導電性膜９間の距離ＤＳＦと一致する。
測定センサユニット７０の略示断面図であり、また、図
２０（ｂ）は、渦電流損失測定センサユニット７０の底
面図である。静電容量式変位センサ電極７２は、高抵抗
材料で形成された厚さＴｅのリング状薄膜電極であり、
励起受信一体型コイル１２を周回するように絶縁部材１
２６の底部に配設される。本実施形態において、静電容
量式変位センサ電極７２のリング形状の中心軸は、コイ
ル１２の中心軸と一致している。センサ電極７２の厚さ
Ｔｅは、本実施形態において約１０〜５０μｍである。
また、絶縁部材の底部周辺にはセンサ電極７２の厚さＴ
ｅに応じた深さを有する凹部が設けられ、センサ電極７
２は、その表面がコイル１２の底面と同一平面内に位置
するように、この凹部に嵌設される。これにより、静電
容量式変位センサにより測定された距離が、コイル１２
−導電性膜９間の距離ＤＳＦと一致する。
【０１８６】静電容量式変位センサ電極７２の外径ＥＤ
の大きさは、コイル１２により渦電流が励起された領域
の直径と実質的に同一になるように選択される。これに
より、渦電流損失を測定した領域全般にわたって、セン
サ電極７２から検出された静電容量値が平均化されるの
で、コイル１２−導電性膜９間の距離ＤＳＦの測定精度
が向上し、この結果、膜厚測定の精度も向上する。本実
施形態において、外径ＥＤは、約６〜１６ｍｍである。
さらに、静電容量式変位センサ電極７２の内径ＩＤの大
きさは、コイル１２により励磁された高周波磁界が静電
容量の測定精度に影響を与えない程度に電極７２の内周
面とコイル１２の外周面とが十分に離隔し、かつ、静電
容量の測定にあたり電極の表面積が十分な大きさとなる
ように選択される。本実施形態においてコイル１２の外
周面と電極７２の内周面との距離は、約１〜２ｍｍであ
る。なお、本実施形態の渦電流損失測定センサユニット
７０においては、コイル１２のコア内にも絶縁材料が充
填されて絶縁部材１２６の一部を構成しているが、図１
６に示す渦電流損失測定センサユニット６０と同様に空
芯の構造としても良い。
の大きさは、コイル１２により渦電流が励起された領域
の直径と実質的に同一になるように選択される。これに
より、渦電流損失を測定した領域全般にわたって、セン
サ電極７２から検出された静電容量値が平均化されるの
で、コイル１２−導電性膜９間の距離ＤＳＦの測定精度
が向上し、この結果、膜厚測定の精度も向上する。本実
施形態において、外径ＥＤは、約６〜１６ｍｍである。
さらに、静電容量式変位センサ電極７２の内径ＩＤの大
きさは、コイル１２により励磁された高周波磁界が静電
容量の測定精度に影響を与えない程度に電極７２の内周
面とコイル１２の外周面とが十分に離隔し、かつ、静電
容量の測定にあたり電極の表面積が十分な大きさとなる
ように選択される。本実施形態においてコイル１２の外
周面と電極７２の内周面との距離は、約１〜２ｍｍであ
る。なお、本実施形態の渦電流損失測定センサユニット
７０においては、コイル１２のコア内にも絶縁材料が充
填されて絶縁部材１２６の一部を構成しているが、図１
６に示す渦電流損失測定センサユニット６０と同様に空
芯の構造としても良い。
【０１８７】本実施形態の膜厚測定装置６を用いた膜厚
測定方法は、第１から第６の実施形態にて説明した第１
および第２の測定方法とほぼ同一であるが、本実施形態
の特徴は、渦電流損失の測定とコイル１２−導電性膜９
間の距離ＤＳＦの測定とを同時に実行できる点にある。
従って、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６の振動や渦電流損失測
定センサユニット７０の振動に起因するコイル１２−導
電性膜９間の距離ＤＳ Ｆの測定誤差を大幅に低減でき
る。この結果、高精度でかつ高速の膜厚測定を実現でき
るので、測定のスループットがさらに向上する。また、
ステージの移動回数が減少するので、ステージ性能に対
する負担をも低減でき、膜厚測定装置の構成もさらに小
型化、簡素化できる。さらに、静電容量を用いてコイル
１２−導電性膜９間の距離ＤＳＦを測定するので、導電
性膜９の表面反射率や表面のラフネスの影響を受けな
い。これにより、ＬＳＩパターン上に形成された導電性
膜に対してもコイル１２との距離を高精度で測定するこ
とができる。
測定方法は、第１から第６の実施形態にて説明した第１
および第２の測定方法とほぼ同一であるが、本実施形態
の特徴は、渦電流損失の測定とコイル１２−導電性膜９
間の距離ＤＳＦの測定とを同時に実行できる点にある。
従って、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６の振動や渦電流損失測
定センサユニット７０の振動に起因するコイル１２−導
電性膜９間の距離ＤＳ Ｆの測定誤差を大幅に低減でき
る。この結果、高精度でかつ高速の膜厚測定を実現でき
るので、測定のスループットがさらに向上する。また、
ステージの移動回数が減少するので、ステージ性能に対
する負担をも低減でき、膜厚測定装置の構成もさらに小
型化、簡素化できる。さらに、静電容量を用いてコイル
１２−導電性膜９間の距離ＤＳＦを測定するので、導電
性膜９の表面反射率や表面のラフネスの影響を受けな
い。これにより、ＬＳＩパターン上に形成された導電性
膜に対してもコイル１２との距離を高精度で測定するこ
とができる。
【０１８８】（ｉ）膜厚測定装置の第９の実施形態 次に、本発明にかかる膜厚測定装置の第９の実施の形態
について図２１を参照しながら説明する。本実施形態の
膜厚測定装置６’の特徴は、渦電流損失測定センサユニ
ット７０’が備える静電容量式変位センサ電極７４の形
状にある。膜厚測定装置６’のその他の構成は、図２０
に示す膜厚測定装置６と同一であるので、以下では相異
点のみを説明する。
について図２１を参照しながら説明する。本実施形態の
膜厚測定装置６’の特徴は、渦電流損失測定センサユニ
ット７０’が備える静電容量式変位センサ電極７４の形
状にある。膜厚測定装置６’のその他の構成は、図２０
に示す膜厚測定装置６と同一であるので、以下では相異
点のみを説明する。
【０１８９】図２１（ａ）は、本実施形態膜厚測定装置
６’が備える渦電流損失測定センサユニット７０’の略
示断面図であり、また、図２０（ｂ）は、渦電流損失測
定センサユニット７０’の底面図である。同図（ｂ）に
示すように、渦電流損失測定センサユニット７０’に配
設された静電容量式変位センサ電極７４は、円弧状の４
つの電極片７４ａ〜７４ｄで構成され、これらの電極片
がコイル１２を周回するリングをなすように配設され
る。
６’が備える渦電流損失測定センサユニット７０’の略
示断面図であり、また、図２０（ｂ）は、渦電流損失測
定センサユニット７０’の底面図である。同図（ｂ）に
示すように、渦電流損失測定センサユニット７０’に配
設された静電容量式変位センサ電極７４は、円弧状の４
つの電極片７４ａ〜７４ｄで構成され、これらの電極片
がコイル１２を周回するリングをなすように配設され
る。
【０１９０】本実施形態によれば、複数の電極片でセン
サ電極を構成するので、コイル１２により励磁された磁
界によりセンサ電極内に渦電流が発生することを防止す
ることができる。これにより、膜厚測定の精度をさらに
向上させることができる。
サ電極を構成するので、コイル１２により励磁された磁
界によりセンサ電極内に渦電流が発生することを防止す
ることができる。これにより、膜厚測定の精度をさらに
向上させることができる。
【０１９１】本実施形態の膜厚測定装置６’を用いた膜
厚測定方法は、前述した第８の実施形態と同一であるの
で、その説明は省略する。
厚測定方法は、前述した第８の実施形態と同一であるの
で、その説明は省略する。
【０１９２】（ｊ）膜厚測定装置の第１０の実施形態 次に、本発明にかかる膜厚測定装置の第１０の実施形態
について図２２を参照しながら説明する。
について図２２を参照しながら説明する。
【０１９３】本実施形態は、図１９に示す膜厚測定装置
６において、渦電流損失測定センサユニット７０を導電
性膜９の裏面側に配置した形態である。
６において、渦電流損失測定センサユニット７０を導電
性膜９の裏面側に配置した形態である。
【０１９４】図２２は、本実施形態の膜厚測定装置の要
部を示す概略図である。同図（ａ）に示すように、本実
施形態の膜厚測定装置６’’は、半導体ウェーハ８の裏
面側、即ち、導電性膜９が成膜される面と反対面側に配
置された渦電流損失測定センサユニット７０と、このセ
ンサを上面にて支持するＺ−ステージ３５を備える。ま
た、膜厚測定装置６’’は、図１３に示す第４の実施形
態と同様に、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６に代えて半導体ウ
ェーハ８をその周辺部から支持するＸ−Ｙ−Ｚステージ
３７を備える。膜厚測定装置６’’のその他の構成は、
図１９に示す膜厚測定装置５と実質的に同一である。ま
た、膜厚測定装置６’’の具体的な測定方法は、第９の
実施形態において前述した測定方法と実質的に同一であ
る。
部を示す概略図である。同図（ａ）に示すように、本実
施形態の膜厚測定装置６’’は、半導体ウェーハ８の裏
面側、即ち、導電性膜９が成膜される面と反対面側に配
置された渦電流損失測定センサユニット７０と、このセ
ンサを上面にて支持するＺ−ステージ３５を備える。ま
た、膜厚測定装置６’’は、図１３に示す第４の実施形
態と同様に、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ３６に代えて半導体ウ
ェーハ８をその周辺部から支持するＸ−Ｙ−Ｚステージ
３７を備える。膜厚測定装置６’’のその他の構成は、
図１９に示す膜厚測定装置５と実質的に同一である。ま
た、膜厚測定装置６’’の具体的な測定方法は、第９の
実施形態において前述した測定方法と実質的に同一であ
る。
【０１９５】このような構成により、本実施形態の膜厚
測定装置６’’は、ウェーハ８の裏側に配置された励起
受信一体型コイル１２によって高周波磁界を励磁し、ウ
ェーハ８を介して導電性膜９に渦電流を発生させ、発生
した渦電流により変化した合成磁界を検出して導電性膜
９の膜厚を測定する。また、センサユニット−導電性膜
間の距離ＤＳＦは、ウェーハ８の裏面と渦電流損失測定
センサユニット６０との距離Ｄ３とウェーハ８の厚さＴ
ｓとを予め取得しておけば、距離（Ｄ３＋Ｔｓ）により
容易に算出できる。
測定装置６’’は、ウェーハ８の裏側に配置された励起
受信一体型コイル１２によって高周波磁界を励磁し、ウ
ェーハ８を介して導電性膜９に渦電流を発生させ、発生
した渦電流により変化した合成磁界を検出して導電性膜
９の膜厚を測定する。また、センサユニット−導電性膜
間の距離ＤＳＦは、ウェーハ８の裏面と渦電流損失測定
センサユニット６０との距離Ｄ３とウェーハ８の厚さＴ
ｓとを予め取得しておけば、距離（Ｄ３＋Ｔｓ）により
容易に算出できる。
【０１９６】また、例えば図２２（ｂ）に示すように、
ウェーハ８の裏面に渦電流損失測定センサユニット７０
の上面を接触させて測定することも可能である。
ウェーハ８の裏面に渦電流損失測定センサユニット７０
の上面を接触させて測定することも可能である。
【０１９７】このように、本実施形態の膜厚測定装置
６’’によれば、ウェーハ８の裏側に渦電流損失測定セ
ンサユニット７０を配置するので、成膜工程やエッチン
グ工程においてウェーハ８上に成膜される導電成膜９の
成膜などを妨げるおそれが解消する。さらに、ＣＭＰ研
磨工程においては、研磨用ツールとの接触を回避しなが
ら測定する必要もなくなる。これにより、測定上の制約
が大幅に減少するので、本実施形態の膜厚測定装置
６’’はＩｎ−ｓｉｔｕ型の膜厚測定装置として動作さ
せることができる。このように本実施形態によれば、設
計の自由度並びに測定の精度およびスループットのいず
れについても優れた膜厚測定装置が提供される。
６’’によれば、ウェーハ８の裏側に渦電流損失測定セ
ンサユニット７０を配置するので、成膜工程やエッチン
グ工程においてウェーハ８上に成膜される導電成膜９の
成膜などを妨げるおそれが解消する。さらに、ＣＭＰ研
磨工程においては、研磨用ツールとの接触を回避しなが
ら測定する必要もなくなる。これにより、測定上の制約
が大幅に減少するので、本実施形態の膜厚測定装置
６’’はＩｎ−ｓｉｔｕ型の膜厚測定装置として動作さ
せることができる。このように本実施形態によれば、設
計の自由度並びに測定の精度およびスループットのいず
れについても優れた膜厚測定装置が提供される。
【０１９８】なお、本実施形態では、ウェーハの裏面側
にのみ渦電流損失測定センサユニット７０を配置した形
態について説明したが、図１３に示す第４の実施形態と
同様に、導電成膜９の裏面側に加えて上方側にも渦電流
損失測定センサユニット７０を配置し、両側から膜厚を
測定することとしても良い。
にのみ渦電流損失測定センサユニット７０を配置した形
態について説明したが、図１３に示す第４の実施形態と
同様に、導電成膜９の裏面側に加えて上方側にも渦電流
損失測定センサユニット７０を配置し、両側から膜厚を
測定することとしても良い。
【０１９９】（３）記録媒体 上述した一連の測定手順は、第１〜第３の測定方法を含
め、コンピュータに実行させるプログラムとしてフロッ
ピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コ
ンピュータに読込ませて実行させても良い。これによ
り、変位センサと汎用の制御コンピュータとを備える膜
厚測定装置を用いて上述した膜厚測定方法を実現するこ
とができる。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等
の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置や
メモリなどの固定型の記録媒体でも良い。また、上述し
た膜厚測定方法の一連の手順を組込んだプログラムをイ
ンターネット等の通信回線（無線通信を含む）を介して
頒布しても良い。さらに、上述した膜厚測定方法の一連
の手順を組込んだプログラムを暗号化したり、変調をか
けたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線
や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布
しても良い。
め、コンピュータに実行させるプログラムとしてフロッ
ピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コ
ンピュータに読込ませて実行させても良い。これによ
り、変位センサと汎用の制御コンピュータとを備える膜
厚測定装置を用いて上述した膜厚測定方法を実現するこ
とができる。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等
の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置や
メモリなどの固定型の記録媒体でも良い。また、上述し
た膜厚測定方法の一連の手順を組込んだプログラムをイ
ンターネット等の通信回線（無線通信を含む）を介して
頒布しても良い。さらに、上述した膜厚測定方法の一連
の手順を組込んだプログラムを暗号化したり、変調をか
けたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線
や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布
しても良い。
【０２００】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は、上記形態に限ることなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変形して適用することができる。
例えば、上述した膜厚測定装置の実施の形態において
は、第４の実施形態において渦電流損失測定センサ２０
を用いた形態について説明したが、図１に示す電流損失
測定センサ１０を用いても、図１２に示す電流損失測定
センサ１２０を用いても良い。同様に、第５の実施形態
において電流損失測定センサ１０を用いた形態について
説明したが、図２に示す電流損失測定センサ２０を用い
ても、また、図１２に示す電流損失測定センサ１２０を
用いても良い。また、これら３つの形態の電流損失測定
センサを同一装置内で適宜組み合わせて用いても良い。
さらに、第６〜第１０の実施形態においては、励起受信
一体型のコイルを有する渦電流損失測定センサユニット
について説明したが、渦電流励起コイルと受信コイルと
を有する渦電流損失測定センサユニットにも適用できる
ことは明らかである。また、第６〜第１０の実施形態で
は、単一の渦電流損失測定センサユニットを備える場合
について説明したが、図１４に示すように、複数のセン
サユニットを配置しても良いことは勿論である。
たが、本発明は、上記形態に限ることなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変形して適用することができる。
例えば、上述した膜厚測定装置の実施の形態において
は、第４の実施形態において渦電流損失測定センサ２０
を用いた形態について説明したが、図１に示す電流損失
測定センサ１０を用いても、図１２に示す電流損失測定
センサ１２０を用いても良い。同様に、第５の実施形態
において電流損失測定センサ１０を用いた形態について
説明したが、図２に示す電流損失測定センサ２０を用い
ても、また、図１２に示す電流損失測定センサ１２０を
用いても良い。また、これら３つの形態の電流損失測定
センサを同一装置内で適宜組み合わせて用いても良い。
さらに、第６〜第１０の実施形態においては、励起受信
一体型のコイルを有する渦電流損失測定センサユニット
について説明したが、渦電流励起コイルと受信コイルと
を有する渦電流損失測定センサユニットにも適用できる
ことは明らかである。また、第６〜第１０の実施形態で
は、単一の渦電流損失測定センサユニットを備える場合
について説明したが、図１４に示すように、複数のセン
サユニットを配置しても良いことは勿論である。
【０２０１】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明は、以下の
効果を奏する。
効果を奏する。
【０２０２】即ち、本発明にかかる渦電流損失測定セン
サによれば、測定対象である導電性膜との対向面におい
て高周波磁界励磁コイルの少なくとも一部の領域が露出
するように、上記導電性膜との対向面に開口が形成され
た第２の透磁性部材を備えるので、この開口からのみ磁
束が集中的に外部へ漏れ出すように磁路を制御できる。
これにより、上記導電性膜の微小領域に磁場を集中させ
ることができ、上記導電性膜において渦電流を局所的に
励起させることができる。これにより、受信コイルから
得られる出力電流から渦電流損失測定センサのインピー
ダンスの変化、上記高周波電流の電流値の変化または上
記高周波電流の位相の変化を測定することにより渦電流
損失を測定できるので、上記導電性膜の膜厚を高い精度
で測定することができる。
サによれば、測定対象である導電性膜との対向面におい
て高周波磁界励磁コイルの少なくとも一部の領域が露出
するように、上記導電性膜との対向面に開口が形成され
た第２の透磁性部材を備えるので、この開口からのみ磁
束が集中的に外部へ漏れ出すように磁路を制御できる。
これにより、上記導電性膜の微小領域に磁場を集中させ
ることができ、上記導電性膜において渦電流を局所的に
励起させることができる。これにより、受信コイルから
得られる出力電流から渦電流損失測定センサのインピー
ダンスの変化、上記高周波電流の電流値の変化または上
記高周波電流の位相の変化を測定することにより渦電流
損失を測定できるので、上記導電性膜の膜厚を高い精度
で測定することができる。
【０２０３】また、本発明にかかる膜厚測定装置によれ
ば、渦電流損失測定センサと導電性膜との距離を測定す
る距離測定手段と、この上記距離測定手段の測定結果と
渦電流損失測定手段の測定結果に基づいて上記導電性膜
の膜厚を算出する膜厚演算手段とを備えるので、上記距
離に依存する測定誤差を減少させることができる。これ
により、高い精度で導電性膜の膜厚を測定することがで
きる。
ば、渦電流損失測定センサと導電性膜との距離を測定す
る距離測定手段と、この上記距離測定手段の測定結果と
渦電流損失測定手段の測定結果に基づいて上記導電性膜
の膜厚を算出する膜厚演算手段とを備えるので、上記距
離に依存する測定誤差を減少させることができる。これ
により、高い精度で導電性膜の膜厚を測定することがで
きる。
【０２０４】本発明にかかる膜厚測定装置において、本
発明にかかる渦電流損失測定センサを備える場合は、上
記効果に加え、局所的に上記導電性膜の膜厚を管理でき
るので、例えば表面にパターンが設けられたウェーハ上
に成膜された導電性膜など、比較的膜厚のばらつきが大
きな被測定物であっても、高い精度で膜厚を測定するこ
とができ、ＣＭＰやメッキ装置など、多様な装置内で膜
厚を管理することが可能になる。
発明にかかる渦電流損失測定センサを備える場合は、上
記効果に加え、局所的に上記導電性膜の膜厚を管理でき
るので、例えば表面にパターンが設けられたウェーハ上
に成膜された導電性膜など、比較的膜厚のばらつきが大
きな被測定物であっても、高い精度で膜厚を測定するこ
とができ、ＣＭＰやメッキ装置など、多様な装置内で膜
厚を管理することが可能になる。
【０２０５】また、本発明にかかる膜厚測定装置におい
て、励起受信一体型の空芯コイルまたは空芯の受信コイ
ルの上方に設けられたレーザ変位センサを上記距離測定
手段が含む場合は、上記渦電流損失測定センサと上記導
電性膜との上記距離の測定と渦電流損失の測定とを同時
を実行できるので、より優れた精度で高いスループット
の膜厚測定が可能になる。
て、励起受信一体型の空芯コイルまたは空芯の受信コイ
ルの上方に設けられたレーザ変位センサを上記距離測定
手段が含む場合は、上記渦電流損失測定センサと上記導
電性膜との上記距離の測定と渦電流損失の測定とを同時
を実行できるので、より優れた精度で高いスループット
の膜厚測定が可能になる。
【０２０６】また、本発明にかかる膜厚測定装置におい
て、上記距離測定手段が上記渦電流損失測定センサに近
接して設けられた電極を有する有静電容量式変位センサ
を含む場合は、上記距離の測定と渦電流損失の測定とを
同時を実行できるうえ、上記導電性膜の表面における光
の反射率や表面のラフネスの影響を受けることなく上記
距離をより正確に測定することができる。
て、上記距離測定手段が上記渦電流損失測定センサに近
接して設けられた電極を有する有静電容量式変位センサ
を含む場合は、上記距離の測定と渦電流損失の測定とを
同時を実行できるうえ、上記導電性膜の表面における光
の反射率や表面のラフネスの影響を受けることなく上記
距離をより正確に測定することができる。
【０２０７】また、本発明にかかる膜厚測定方法によれ
ば、上記渦電流損失測定センサおよび上記導電性膜間の
距離を測定する距離測定工程と、この距離測定工程によ
り得られた上記距離と、渦電流損失測定工程により得ら
れたインピーダンスの変化または高周波電流の電流値の
変化または上記高周波電流の位相の変化とに基づいて上
記導電性膜の膜厚を算出する膜厚算出工程とを備えるの
で、非接触・非破壊の態様で高精度の膜厚測定を実現で
きる。
ば、上記渦電流損失測定センサおよび上記導電性膜間の
距離を測定する距離測定工程と、この距離測定工程によ
り得られた上記距離と、渦電流損失測定工程により得ら
れたインピーダンスの変化または高周波電流の電流値の
変化または上記高周波電流の位相の変化とに基づいて上
記導電性膜の膜厚を算出する膜厚算出工程とを備えるの
で、非接触・非破壊の態様で高精度の膜厚測定を実現で
きる。
【０２０８】本発明にかかる膜厚測定方法において、上
記距離測定手段が上記変位センサまたは上記静電容量式
変位センサを備え、上記距離測定工程と、上記渦電流損
失測定工程とが並行して同時に実行される場合は、より
高い精度で、かつ、より優れたスループットで膜厚を測
定することができる。
記距離測定手段が上記変位センサまたは上記静電容量式
変位センサを備え、上記距離測定工程と、上記渦電流損
失測定工程とが並行して同時に実行される場合は、より
高い精度で、かつ、より優れたスループットで膜厚を測
定することができる。
【０２０９】さらに、本発明にかかる記録媒体によれ
ば、上記距離測定手段と汎用のコンピュータとを備えた
膜厚測定装置を用いて導電性膜を高精度かつ高速で測定
することができる。
ば、上記距離測定手段と汎用のコンピュータとを備えた
膜厚測定装置を用いて導電性膜を高精度かつ高速で測定
することができる。
【図１】本発明にかかる渦電流損失測定センサの第１の
実施の形態の概略構成を示す断面図と底面図である。
実施の形態の概略構成を示す断面図と底面図である。
【図２】渦電流センサから発生した磁束密度の分布をシ
ミュレーションにより求めたグラフである。
ミュレーションにより求めたグラフである。
【図３】本発明にかかる渦電流損失測定センサの第２の
実施の形態の概略構成を示す断面図と底面図である。
実施の形態の概略構成を示す断面図と底面図である。
【図４】本発明にかかる膜厚測定装置の第１の実施の形
態の概略構成を示すブロック図である。
態の概略構成を示すブロック図である。
【図５】渦電流センサおよび導電性膜間の距離と、渦電
流センサのインダクタンスおよび抵抗の変化との関係を
測定した実験データを示すグラフである。
流センサのインダクタンスおよび抵抗の変化との関係を
測定した実験データを示すグラフである。
【図６】導電性膜の膜厚の変化と、渦電流センサのイン
ダクタンスおよび抵抗の変化との関係を測定した実験デ
ータを示すグラフである。
ダクタンスおよび抵抗の変化との関係を測定した実験デ
ータを示すグラフである。
【図７】膜厚の測定誤差を補正する方法を説明するグラ
フである。
フである。
【図８】膜厚と測定装置の分解能との関係を高周波電流
の周波数をパラメータとして測定した実験データを示す
グラフである。
の周波数をパラメータとして測定した実験データを示す
グラフである。
【図９】導電性膜の膜厚が変化した時の渦電流損失測定
センサのインダクタンスと抵抗値の変化を測定した実験
データを示すグラフである。
センサのインダクタンスと抵抗値の変化を測定した実験
データを示すグラフである。
【図１０】図４に示す膜厚測定装置により、導電性材料
を含む回路パターンまたは下地導電性膜の上に成膜され
た導電性膜を測定する方法を示す略示断面図である
を含む回路パターンまたは下地導電性膜の上に成膜され
た導電性膜を測定する方法を示す略示断面図である
【図１１】本発明にかかる膜厚測定装置の第２の実施の
形態の概略構成を示すブロック図である。
形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明にかかる膜厚測定装置の第３の実施の
形態が備える渦電流損失測定センサの概略構成を示す断
面図である。
形態が備える渦電流損失測定センサの概略構成を示す断
面図である。
【図１３】本発明にかかる膜厚測定装置の第４の実施の
形態の要部を示す概略図である。
形態の要部を示す概略図である。
【図１４】本発明にかかる膜厚測定装置の第５の実施の
形態の要部を示す概略図である。
形態の要部を示す概略図である。
【図１５】本発明にかかる膜厚測定装置の第６の実施形
態の概略構成を示すブロック図である。
態の概略構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示す膜厚測定装置が備える渦電流損
失測定センサユニットの具体的構成を示す断面図と底面
図である。
失測定センサユニットの具体的構成を示す断面図と底面
図である。
【図１７】図１５に示す膜厚測定装置を用いた膜厚測定
方法を説明するグラフである。
方法を説明するグラフである。
【図１８】本発明にかかる膜厚測定装置の第７の実施形
態の要部を示す概略図である。
態の要部を示す概略図である。
【図１９】本発明にかかる膜厚測定装置の第８の実施形
態の概略構成を示すブロック図である。
態の概略構成を示すブロック図である。
【図２０】図１９に示す渦電流損失測定センサユニット
の具体的構成を示す断面図と底面図である。
の具体的構成を示す断面図と底面図である。
【図２１】本発明にかかる膜厚測定装置の第９の実施形
態が備える渦電流損失測定センサユニットの具体的構成
を示す断面図と底面図である。
態が備える渦電流損失測定センサユニットの具体的構成
を示す断面図と底面図である。
【図２２】本発明にかかる膜厚測定装置の第１０の実施
形態の要部を示す概略図である。
形態の要部を示す概略図である。
【図２３】従来の技術による膜厚測定方法の一例を説明
するグラフである。
するグラフである。
【図２４】従来の技術による膜厚測定方法の他の例を説
明するブロック図である。
明するブロック図である。
【図２５】従来の技術による渦電流センサの一例を示す
断面図および底面図である。
断面図および底面図である。
【図２６】従来の技術による変位センサの一例を示す説
明図である。
明図である。
１〜４，４’、４’’，５，５’，６，６’，６’’
膜厚測定装置 ８ 半導体ウェーハ（基板） ９ 導電性膜 １０，２０，３０，１２０ 渦電流損失測定センサ １２ 励起受信一体型コイル １４ フェライト（透磁性部材） １５ 磁性材料メッキ １６ 開口部 １９ 下地回路パターンまたは下地導電性膜 ２２ 受信コイル ２４ 渦電流励起コイル ３２ 光学式変位センサ ３４，３５ Ｚステージ ３６ Ｘ−Ｙ−Ｚステージ ３８ ステージ駆動部 ４２ 制御コンピュータ ４４ 高周波電源 ４６ 光学式変位センサコントローラ ４８，４９ インピーダンスアナライザ ５２ メモリ ５４ 膜厚演算部 ５８ レーザ変位センサコントローラ ６０，７０，７０’ 渦電流損失測定センサユニット ６３ レーザ変位センサ ６８ 励起受信一体型コイル（空芯コイル） ７２，７４ 静電容量式変位センサ電極 ８８ 静電容量式変位センサ
膜厚測定装置 ８ 半導体ウェーハ（基板） ９ 導電性膜 １０，２０，３０，１２０ 渦電流損失測定センサ １２ 励起受信一体型コイル １４ フェライト（透磁性部材） １５ 磁性材料メッキ １６ 開口部 １９ 下地回路パターンまたは下地導電性膜 ２２ 受信コイル ２４ 渦電流励起コイル ３２ 光学式変位センサ ３４，３５ Ｚステージ ３６ Ｘ−Ｙ−Ｚステージ ３８ ステージ駆動部 ４２ 制御コンピュータ ４４ 高周波電源 ４６ 光学式変位センサコントローラ ４８，４９ インピーダンスアナライザ ５２ メモリ ５４ 膜厚演算部 ５８ レーザ変位センサコントローラ ６０，７０，７０’ 渦電流損失測定センサユニット ６３ レーザ変位センサ ６８ 励起受信一体型コイル（空芯コイル） ７２，７４ 静電容量式変位センサ電極 ８８ 静電容量式変位センサ
フロントページの続き (72)発明者 三 好 元 介 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 金 子 尚 史 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 松 田 哲 朗 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2F063 AA16 BB10 BC09 BC10 BD13 CB20 CC10 DA01 DA05 GA08 2F077 CC09 FF02 FF03 FF31 FF39 UU00 VV01 2G032 AD03 AE01 AE12 AF08 AF09 AL00
Claims (54)
- 【請求項１】高周波電流を受けて高周波磁界を励磁して
測定対象である導電性膜に渦電流を励起するとともに、
前記渦電流により発生する磁界と前記高周波磁界との合
成磁界を受信する励起受信一体型コイルと、 第１の透磁性材料で形成され、前記励起受信一体型コイ
ル内に挿設されてコアをなす第１の透磁性部材と、 第２の透磁性材料で形成され、前記第１の透磁性部材お
よび前記励起受信一体型コイルを包むように設けられ、
前記導電性膜との対向面において前記励起受信一体型コ
イルの少なくとも一部の領域が露出するように開口が形
成された第２の透磁性部材と、を備える渦電流損失測定
センサ。 - 【請求項２】高周波電流を受けて高周波磁界を励磁して
測定対象である導電性膜に渦電流を励起する渦電流励起
コイルと、 前記渦電流励起コイル内で前記渦電流励起コイルにより
周回されるように設けられ、前記渦電流により発生する
磁界と前記高周波磁界との合成磁界を受信する受信コイ
ルと、 第１の透磁性材料で形成され、前記受信コイル内に挿設
されてコアをなす第１の透磁性部材と、 第２の透磁性材料で形成され、前記第１の透磁性部材、
前記受信コイルおよび前記渦電流励起コイルを包むよう
に設けられ、前記導電性膜との対向面において前記受信
コイルの少なくとも一部の領域が露出するように開口が
形成された第２の透磁性部材と、を備える渦電流損失測
定センサ。 - 【請求項３】前記開口は、前記導電性膜の局所的領域に
のみ磁束が浸み出すように、前記第１の透磁性部材との
距離が調整されて設けられることを特徴とする請求項１
または２に記載の渦電流損失測定センサ。 - 【請求項４】前記開口の表面部または前記開口および前
記開口近傍領域の表面部は、前記第２の透磁性材料より
も透磁率が高い第３の透磁性材料を用いて形成されるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の渦電
流損失測定センサ。 - 【請求項５】前記第１乃至第３の透磁性材料は、電気的
絶縁材料を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいず
れかに記載の渦電流損失測定センサ。 - 【請求項６】前記電気的絶縁材料は、フェライトを含む
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の渦
電流損失測定センサ。 - 【請求項７】高周波電流を受けて高周波磁界を励磁して
測定対象である導電性膜に渦電流を励起させるととも
に、前記渦電流に起因する渦電流損失の影響を受けた前
記高周波電流を出力する渦電流損失測定センサと、 前記渦電流損失測定センサから出力された前記高周波電
流を検知し、前記渦電流損失測定センサのインピーダン
スの変化、前記高周波電流の電流値の変化または前記高
周波電流の位相の変化を測定して前記渦電流損失の大き
さを示すデータとして出力する渦電流損失測定手段と、 前記導電性膜と前記渦電流損失測定センサとの距離を測
定する距離測定手段と、 前記渦電流損失測定手段の測定結果と前記距離測定手段
の測定結果に基づいて前記導電性膜の膜厚を算出する膜
厚演算手段と、を備える膜厚測定装置。 - 【請求項８】前記渦電流損失測定センサと前記導電性膜
との前記距離、前記高周波電流の周波数、前記導電性膜
の膜厚および前記導電性膜の抵抗率と、前記渦電流損失
測定センサのインピーダンスの変化との相互関係、また
は、前記距離、前記周波数、前記膜厚および前記抵抗率
と、前記高周波電流の電流値の変化との相互関係、また
は、前記距離、前記周波数、前記膜厚および前記抵抗率
と、前記高周波電流の位相の変化との相互関係を表わす
測定用データを格納する記憶手段をさらに備え、 前記膜厚演算手段は、測定された前記渦電流損失測定セ
ンサのインピーダンスの変化、前記高周波電流の電流値
の変化、または前記高周波電流の位相の変化を前記測定
用データと照合することにより前記導電性膜の膜厚を算
出することを特徴とする請求項７に記載の膜厚測定装
置。 - 【請求項９】前記導電性膜が表面に成膜される基板を支
持するステージと、 前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記ステージと
渦電流損失測定センサとの相対的位置関係を制御する制
御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項７ま
たは８に記載の膜厚測定装置。 - 【請求項１０】前記制御手段は、前記導電性膜への渦電
流の励起に先立って、前記渦電流の影響を免れる領域に
前記渦電流損失測定センサを移動させ、 前記渦電流損失測定手段は、前記渦電流の影響を免れる
領域で測定した前記渦電流損失測定センサのインピーダ
ンス、前記高周波電流の電流値または前記高周波電流の
位相を測定基準値として測定し、 前記膜厚演算手段は、算出した膜厚値を前記測定基準値
に基づいて補正することを特徴とする請求項９に記載の
膜厚測定装置。 - 【請求項１１】前記渦電流の影響を免れる領域には、測
定の基準となる基準導電性膜が所定の膜厚で予め準備さ
れ、 前記制御手段は、前記測定対象である導電性膜への渦電
流の励起に先立って、前記基準導電性膜が準備された領
域に前記渦電流損失測定センサを移動させ、 前記渦電流損失測定手段は、前記基準導電性膜が成膜さ
れた領域で測定した前記渦電流損失測定センサのインピ
ーダンス、前記高周波電流の電流値、または前記高周波
電流の位相を測定基準値として測定することを特徴とす
る請求項１０に記載の膜厚測定装置。 - 【請求項１２】前記基準導電性膜は、互いに異なる導電
率を有する導電材料から互いに異なる膜厚で成膜された
複数の基準導電性膜であり、 前記渦電流損失測定手段は、複数の測定基準値を測定
し、 前記膜厚演算手段は、算出した膜厚を前記複数の測定基
準値に基づいて補正することを特徴とする請求項１１に
記載の膜厚測定装置。 - 【請求項１３】前記ステージを移動させるステージ移動
手段と、 前記渦電流損失測定センサを移動させるセンサ移動手段
とをさらに備え、 前記制御手段は、前記導電性膜の成膜工程、エッチング
工程または研磨工程に並行して前記渦電流損失測定セン
サが略一定の相互間距離を保持しつつ前記導電性膜上を
走査するように、前記ステージ移動手段および前記セン
サ移動手段を制御することを特徴とする請求項９乃至１
２のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項１４】前記ステージを移動させるステージ移動
手段をさらに備え、 前記制御手段は、前記導電性膜の成膜工程、エッチング
工程または研磨工程に並行して前記渦電流損失測定セン
サが前記導電性膜上を走査するように、前記ステージ移
動手段を制御し、 前記膜厚演算手段は、前記距離測定手段の測定結果を受
けて、算出した前記膜厚値を補正することを特徴とする
請求９乃至１２のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項１５】前記ステージは、絶縁材料または前記高
周波磁界を受けて測定上無視できる程度の渦電流のみが
発生するような導電率を有する材料で形成されることを
特徴とする請求項９乃至１４に記載の膜厚測定装置。 - 【請求項１６】前記高周波電流が前記導電性膜の膜厚に
応じた周波数となるように、前記高周波電流の周波数を
制御する周波数制御手段をさらに備えることを特徴とす
る請求項７乃至１５のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項１７】前記導電性膜は、導電性材料を含む回路
パターンまたは下地導電性膜の上方に成膜され、 前記膜厚演算手段は、前記回路パターンまたは前記下地
導電性膜の膜厚値を下層膜厚値として予め算出し、成膜
した前記導電性膜について算出した膜厚値から前記下層
膜厚値を減算することを特徴とする請求項７乃至１６の
いずれかに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項１８】前記渦電流損失測定センサは、 前記高周波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象
である導電性膜に渦電流を励起するとともに、前記渦電
流により発生する磁界と前記高周波磁界との合成磁界を
受信して前記渦電流に起因する渦電流損失の影響を受け
た前記高周波電流を出力する励起受信一体型コイルと、 第１の透磁性材料で形成され、前記励起受信一体型コイ
ル内に挿設されてコアをなす第１の透磁性部材と、 第２の透磁性材料で形成され、前記第１の透磁性部材お
よび前記励起受信一体型コイルを包むように設けられた
第２の透磁性部材と、を有することを特徴とする請求項
７乃至１７のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項１９】前記渦電流損失測定センサは、 前記高周波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象
である導電性膜に渦電流を励起する渦電流励起コイル
と、 前記渦電流励起コイル内で前記渦電流励起コイルにより
周回されるように設けられ、前記渦電流により発生する
磁界と前記高周波磁界との合成磁界を受信して前記渦電
流に起因する渦電流損失の影響を受けた前記高周波電流
を出力する受信コイルと、 第１の透磁性材料で形成され、前記受信コイル内に挿設
されてコアをなす第１の透磁性部材と、 第２の透磁性材料で形成され、前記第１の透磁性部材、
前記受信コイルおよび前記渦電流励起コイルを包むよう
に設けられた第２の透磁性部材と、を有することを特徴
とする請求項７乃至１７のいずれかに記載の膜厚測定装
置。 - 【請求項２０】前記第２の透磁性部材は、 前記導電性膜との対向面において、前記励起受信一体型
コイルまたは前記受信コイルの少なくとも一部の領域が
露出するように開口が形成されたことを特徴とする請求
項１８または１９に記載の膜厚測定装置。 - 【請求項２１】前記開口は、前記導電性膜の局所的領域
にのみ磁束が浸み出すように、前記第１の透磁性部材と
の距離が調整されて形成されることを特徴とする請求項
２０に記載の膜厚測定装置。 - 【請求項２２】前記開口の表面部または前記開口の表面
部および前記開口近傍領域の表面部は、前記第２の透磁
性材料よりも透磁率が高い第３の透磁性材料を用いて形
成されることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれ
かに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項２３】前記第１乃至第３の透磁性材料は、電気
的絶縁材料を含むことを特徴とする請求項１８乃至２２
のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項２４】前記電気的絶縁材料は、フェライトを含
むことを特徴とする請求項２３に記載の膜厚測定装置。 - 【請求項２５】前記渦電流損失測定センサは、前記高周
波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起するとともに、前記渦電流により
発生する磁界と前記高周波磁界との合成磁界を受信して
前記渦電流に起因する渦電流損失の影響を受けた前記高
周波電流を出力する励起受信一体型の空芯コイルを含
み、前記距離測定手段は、前記空芯コイルの上方に設け
られ、レーザ光を射出して前記空芯コイルの空芯を経由
して前記導電性膜の表面に入射させ、前記空芯を経由し
て前記導電性膜の表面からの反射光を受け取るレーザ変
位センサを含むことを特徴とする請求項７乃至１７のい
ずれかに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項２６】前記渦電流損失測定センサは、前記高周
波電流を受けて高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起する渦電流励起コイルと、前記渦
電流励起コイル内で前記渦電流励起コイルにより周回さ
れるように設けられ、前記渦電流により発生する磁界と
前記高周波磁界との合成磁界を受信して前記渦電流に起
因する渦電流損失の影響を受けた前記高周波電流を出力
する空芯の受信コイルと、を含み、 前記距離測定手段は、前記受信コイルの上方に設けら
れ、レーザ光を射出して前記受信コイルの空芯を経由し
て前記導電性膜の表面に入射させ、前記空芯を経由して
前記導電性膜の表面からの反射光を受け取るレーザ変位
センサを含むことを特徴とする請求項７乃至１７のいず
れかに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項２７】前記導電性膜の膜厚測定に先立って前記
レーザ変位センサを駆動して前記距離を測定し、この測
定結果に対して測定誤差を補正する距離測定誤差補正手
段をさらに備え、 前記制御手段は、前記渦電流損失測定センサが略一定の
相互間距離を保持しつつ前記導電性膜上を走査するよう
に、前記距離測定誤差補正手段により補正された測定距
離に基づいて前記ステージ移動手段および前記センサ移
動手段を制御することを特徴とする請求項２５または２
６のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 【請求項２８】前記導電性膜の膜厚測定に先立って前記
レーザ変位センサを駆動して前記距離を測定し、この測
定結果に対して測定誤差を補正する距離測定誤差補正手
段をさらに備え、 前記膜厚演算手段は、算出した前記膜厚値を前記距離測
定誤差補正手段により補正された測定距離に基づいて補
正することを特徴とする請求項２５または２６に記載の
膜厚測定装置。 - 【請求項２９】前記距離測定手段は、 前記渦電流損失測定センサに近接して設けられた電極を
有し、この電極と前記導電性膜との間の静電容量に基づ
いて前記距離を測定する静電容量式変位センサを含むこ
とを特徴とする請求項７乃至１７のいずれかに記載の膜
厚測定装置。 - 【請求項３０】前記測定電極は、その底面が前記渦電流
損失測定センサの底面と実質的に同一の平面内に位置す
るように配設されることを特徴とする請求項２９に記載
の膜厚測定装置。 - 【請求項３１】前記測定電極は、高抵抗材料で形成され
ることを特徴とする請求項２９または３０に記載の膜厚
測定装置。 - 【請求項３２】前記測定電極は、前記渦電流損失測定セ
ンサを周回するリング形状を有することを特徴とする請
求項２９乃至乃至３１のいずれかに記載の膜厚測定装
置。 - 【請求項３３】前記測定電極の外径は、前記渦電流損失
測定センサにより前記導電性膜に励起された渦電流によ
り渦電流損失が発生する領域の直径と実質的に同一であ
ることを特徴とする請求項３２に記載の膜厚測定装置。 - 【請求項３４】前記測定電極の内径は、前記渦電流損失
測定センサにより前記測定電極内に励起される渦電流が
測定上無視できる程度に小さく、かつ、前記測定電極と
前記導電性膜との間の前記静電容量が測定できる程度の
表面積を前記測定電極に与えるように選択されることを
特徴とする請求項３２または３３に記載の膜厚測定装
置。 - 【請求項３５】前記測定電極は、薄膜電極であることを
特徴とする請求項２９乃至３４のいずれかに記載の膜厚
測定装置。 - 【請求項３６】前記測定電極は、複数の電極片で構成さ
れることを特徴とする請求項３０乃至３５のいずれかに
記載の膜厚測定装置。 - 【請求項３７】複数の前記渦電流損失測定センサを備え
ることを特徴とする請求項７乃至３６のいずれかに記載
の膜厚測定装置。 - 【請求項３８】前記渦電流損失測定センサは、前記測定
の対象となる前記導電性膜が成膜される面、エッチング
される面、または研磨される面に対向して設けられる場
合と、前記測定の対象となる前記導電性膜が成膜される
面とは反対側の基板面に対向して設けられる場合と、前
記測定の対象となる前記導電性膜が成膜される面と前記
測定対象である導電性膜が成膜される面とは反対側の基
板面のいずれにも対向して設けられる場合と、を含むこ
とを特徴とする請求項７乃至３７のいずれかに記載の膜
厚測定装置。 - 【請求項３９】高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起させるとともにこの渦電流に起因
する渦電流損失を検知する渦電流損失測定センサと距離
測定手段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、 前記距離測定手段により前記渦電流損失測定センサおよ
び前記導電性膜間の距離を測定する距離測定工程と、 前記渦電流損失測定センサに高周波電流を供給し、前記
高周波磁界を励磁して前記導電性膜に渦電流を励起し、
前記渦電流損失測定センサから出力される前記高周波電
流から前記渦電流損失測定センサのインピーダンスの変
化、前記高周波電流の電流値の変化、または前記高周波
電流の位相の変化を測定する渦電流損失測定工程と、 前記インピーダンスの変化と前記渦電流損失測定センサ
および前記導電性膜間の前記距離、または、前記高周波
電流の前記電流値の変化と前記渦電流損失測定センサお
よび前記導電性膜間の前記距離、または、前記高周波電
流の位相の変化と前記渦電流損失測定センサおよび前記
導電性膜間の前記距離に基づいて、前記導電性膜の膜厚
を算出する膜厚算出工程と、を備える膜厚測定方法。 - 【請求項４０】前記距離測定手段は、光学式変位センサ
を含み、 前記導電性膜の膜厚測定に先立って前記光学式変位セン
サを駆動して前記距離を測定し、この測定結果に対して
測定誤差を補正する距離測定誤差補正工程をさらに備
え、 前記膜厚算出工程は、算出した前記膜厚値を前記距離測
定誤差補正工程により補正された測定距離に基づいて補
正する工程を含むことを特徴とする請求項３９に記載の
膜厚測定方法。 - 【請求項４１】前記渦電流測定センサは、空芯コイルを
含み、 前記距離測定手段は、前記空芯コイルの上方に設けら
れ、レーザ光を射出して前記空芯コイルの空芯を経由し
て前記導電性膜の表面に入射させ、前記空芯を経由して
前記導電性膜の表面からの反射光を受け取るレーザ変位
センサを含み、前記距離測定工程と、前記渦電流損失測
定工程とは、並行して同時に実行されることを特徴とす
る請求項３９に記載の膜厚測定方法。 - 【請求項４２】前記距離測定手段は、 前記渦電流損失測定センサに近接して設けられた測定電
極を有し、この測定電極と前記導電性膜との間の静電容
量に基づいて前記距離を測定する静電容量式変位センサ
を含み、 前記距離測定工程と、前記渦電流損失測定工程とは、並
行して同時に実行されることを特徴とする請求項３９に
記載の膜厚測定方法。 - 【請求項４３】前記渦電流損失測定工程に先立って、前
記渦電流損失の影響を免れる領域で前記渦電流損失測定
センサに前記高周波電流を供給し、前記渦電流損失測定
センサから出力された前記高周波電流から前記渦電流損
失測定センサのインピーダンス、前記高周波電流の電流
値、または前記高周波電流の位相を測定基準値として測
定する基準値測定工程をさらに備え、 前記膜厚算出工程は、前記渦電流損失測定センサのイン
ピーダンスの変化、前記高周波電流の電流値の変化、ま
たは前記高周波電流の位相の変化に基づいて前記導電性
膜の膜厚を算出する第１の算出工程と、算出された膜厚
の値を前記測定基準値に基づいて補正する第１の補正工
程とを含むことを特徴とする請求項３９乃至４２のいず
れかに記載の膜厚測定方法。 - 【請求項４４】前記渦電流の影響を免れる領域には、測
定の基準となる基準導電性膜が所定の膜厚で予め準備さ
れ、 前記基準値測定工程は、前記基準導電性膜が成膜された
領域で測定した前記渦電流損失測定センサのインピーダ
ンス、前記高周波電流の電流値または前記高周波電流の
位相を前記測定基準値として測定する工程であることを
特徴とする請求項４３に記載の膜厚測定方法。 - 【請求項４５】前記基準導電性膜は、互いに異なる導電
率を有する導電材料から互いに異なる膜厚で成膜された
複数の基準導電性膜であり、 前記基準値測定工程は、複数の前記測定基準値を測定す
る工程であることを特徴とする請求項４４に記載の膜厚
測定方法。 - 【請求項４６】前記膜厚測定装置は、前記導電性膜が表
面に成膜される基板を支持するステージをさらに備え、 前記渦電流損失測定工程は、前記距離測定工程の測定結
果に基づいて、前記距離がほぼ一定となるように、前記
ステージと前記渦電流損失測定センサとの相対的位置関
係を制御する工程を含むことを特徴とする請求項３９乃
至４５のいずれかに記載の膜厚測定方法。 - 【請求項４７】前記膜厚算出工程は、 前記渦電流損失測定センサのインピーダンスの変化、前
記高周波電流の電流値の変化、または前記高周波電流の
位相の変化に基づいて前記導電性膜の膜厚を算出する第
１の算出工程と、 前記距離と前記インピーダンスとの関係、または前記距
離と前記高周波電流の電流値との関係、または前記距離
と前記高周波電流の位相との関係に基づいて前記第１の
算出工程で得られた膜厚値を補正する第２の補正工程
と、を含むことを特徴とする請求項３９乃至４５のいず
れかに記載の膜厚測定方法。 - 【請求項４８】前記膜厚測定装置は、前記導電性膜の成
膜工程、エッチング工程または研磨工程において用いら
れ、 前記膜厚測定方法は、前記成膜工程、エッチング工程ま
たは研磨工程と並行して実行されることを特徴とする請
求項３９乃至４７のいずれかに記載の膜厚測定方法。 - 【請求項４９】前記膜厚測定方法は、前記高周波電流の
周波数を制御する工程をさらに含むことを特徴とする請
求項３９乃至４８のいずれかに記載の膜厚測定方法。 - 【請求項５０】前記導電性膜は、導電性材料を含む回路
パターンまたは下地導電性膜の上方に成膜され、 前記膜厚測定方法は、前記回路パターンまたは前記下地
導電性膜の膜厚値を下層膜厚値として予め算出する工程
と、上記導電性膜の成膜中または成膜後に前記下層膜厚
値と前記導電性膜の膜厚値との合計膜厚値を算出する工
程と、算出した前記合計膜厚値から前記下層膜厚値を減
算する工程とを含むことを特徴とする請求項３９乃至４
９のいずれかに記載の膜厚測定方法。 - 【請求項５１】高周波磁界を励磁して測定対象である導
電性膜に渦電流を励起させるとともにこの渦電流に起因
する渦電流損失を検知する渦電流損失測定センサと、距
離測定手段と、コンピュータと、を備える膜厚測定装置
に用いられ、 前記距離測定手段により前記渦電流損失測定センサおよ
び前記導電性膜間の距離を測定する距離測定手順と、 前記渦電流損失測定センサに高周波電流を供給し、前記
高周波磁界を励磁して前記導電性膜に渦電流を励起する
渦電流励起手順と、 前記渦電流損失測定センサから出力される前記高周波電
流から前記渦電流損失測定センサのインピーダンスの変
化、前記高周波電流の電流値の変化、または前記高周波
電流の位相の変化を測定する渦電流損失測定手順と、 前記インピーダンスの変化と前記渦電流損失測定センサ
および前記導電性膜間の前記距離、または、前記高周波
電流の前記電流値の変化と前記渦電流損失測定センサお
よび前記導電性膜間の前記距離、または、前記高周波電
流の位相の変化と前記渦電流損失測定センサおよび前記
導電性膜間の前記距離に基づいて、前記導電性膜の膜厚
を算出する膜厚算出手順と、を含む膜厚測定方法を前記
コンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピ
ュータ読取り可能な記録媒体。 - 【請求項５２】前記膜厚測定方法は、前記導電性膜の膜
厚測定に先立って前記距離を測定し、この測定結果に対
して測定誤差を補正する距離測定誤差補正手順をさらに
備え、 前記膜厚算出手順は、算出した前記膜厚値を前記距離測
定誤差補正手順により補正された測定距離に基づいて補
正する手順を含むことを特徴とする請求項５１に記載の
記録媒体。 - 【請求項５３】前記距離測定手順と、前記渦電流損失測
定手順とは、並行して同時に実行されることを特徴とす
る請求項５１に記載の記録媒体。 - 【請求項５４】前記膜厚算出手順は、 前記渦電流損失測定センサのインピーダンスの変化、前
記高周波電流の電流値の変化、または前記高周波電流の
位相の変化に基づいて前記導電性膜の膜厚を算出する第
１の算出手順と、 前記距離と前記インピーダンスとの関係、または前記距
離と前記高周波電流の電流値との関係、または前記距離
と前記高周波電流の位相との関係に基づいて前記第１の
算出手順で得られた膜厚値を補正する第２の補正手順
と、を含むことを特徴とする請求項５１乃至５３のいず
れかに記載の記録媒体。
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