JP2014055802A - Film thickness measurement device and film thickness measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、膜厚測定装置および膜厚測定方法に関する。 The present invention relates to a film thickness measuring device and a film thickness measuring method.
従来、膜厚測定装置としては、特開2007−205791号公報(特許文献1)に記載されたものがある。この膜厚測定装置では、製品基板をクランプにより基台に固定してから、この製品基板の膜厚を測定ヘッドにより測定している。 Conventionally, as a film thickness measuring apparatus, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-205791 (Patent Document 1). In this film thickness measuring apparatus, a product substrate is fixed to a base by a clamp, and then the film thickness of the product substrate is measured by a measuring head.
ところで、上記従来の膜厚測定装置で実際に膜厚を測定しようとすると、変位センサにて製品基板の測定ポイントを測定し、測定ヘッドと測定ポイントとの高さ方向の距離が設定値となるように測定ヘッドを高さ方向に移動する。その後、測定ヘッドを現在位置から測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動して、測定ヘッドにて測定ポイントを測定する。 By the way, when the film thickness is actually measured by the conventional film thickness measuring device, the measurement point of the product substrate is measured by the displacement sensor, and the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes the set value. Move the measuring head in the height direction. Thereafter, the measurement head is moved horizontally from the current position to a position where the measurement point can be measured, and the measurement point is measured by the measurement head.
このため、上記測定ヘッドを現在位置から測定ポイントまで水平方向に移動する間に、クランプが存在し、このクランプが製品基板よりも高さ方向に突出していると、測定ヘッドがクランプに干渉する問題がある。一方、測定ヘッドのクランプへの干渉を避けるためには、測定ヘッドの製品基板の測定範囲を限定する必要があり、精度の高い測定ができない。 For this reason, there is a clamp while the measurement head is moved from the current position to the measurement point in the horizontal direction. If this clamp protrudes in the height direction from the product substrate, the measurement head interferes with the clamp. There is. On the other hand, in order to avoid interference with the clamp of the measurement head, it is necessary to limit the measurement range of the product substrate of the measurement head, and high-precision measurement cannot be performed.
そこで、この発明の課題は、測定ヘッドの製品基板における測定範囲を限定することなく、かつ、測定ヘッドの移動時の干渉を防止できる膜厚測定装置および膜厚測定方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a film thickness measuring apparatus and a film thickness measuring method that can prevent interference when the measuring head moves without limiting the measuring range of the measuring head on the product substrate.
上記課題を解決するため、この発明の膜厚測定装置は、
基台と、
上記基台に設けられると共に、成膜された製品基板を載置する基板ステージと、
上記基板ステージに対して第1方向に延在すると共に、上記基板ステージに対して第2方向に移動可能となるように上記基台に取り付けられるガントリーと、
上記ガントリーに上記第1方向に移動可能に取り付けられるスライダーと、
上記スライダーに固定されると共に、上記基板ステージに載置された上記製品基板の膜に1次X線を照射してこの膜から発生する蛍光X線を検出する測定ヘッドと、
上記スライダーに固定されると共に、上記基板ステージに載置された上記製品基板との距離を測定する変位センサと、
上記変位センサの測定値に基づいて、上記基板ステージに載置された上記製品基板と上記測定ヘッドとの間の距離が予め定められた設定値となるように、上記測定ヘッドの位置を調整するヘッド位置調整手段と、
上記測定ヘッドにより検出された上記蛍光X線の強度から上記膜の厚みを求める解析手段と
を備え、
上記ヘッド位置調整手段は、
上記変位センサにて上記製品基板の予め定めた測定ポイントを測定し、上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値よりも大きな干渉回避値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動し、上記測定ヘッドを現在位置から上記測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動してから、上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動する干渉回避モードを有することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the film thickness measuring device of the present invention is
The base,
A substrate stage that is provided on the base and on which the formed product substrate is placed;
A gantry extending in the first direction with respect to the substrate stage and attached to the base so as to be movable in the second direction with respect to the substrate stage;
A slider attached to the gantry movably in the first direction;
A measurement head that is fixed to the slider and detects a fluorescent X-ray generated from the film by irradiating a film of the product substrate placed on the substrate stage with a primary X-ray;
A displacement sensor that is fixed to the slider and that measures a distance from the product substrate placed on the substrate stage;
Based on the measurement value of the displacement sensor, the position of the measurement head is adjusted so that the distance between the product substrate placed on the substrate stage and the measurement head becomes a predetermined set value. A head position adjusting means;
Analyzing means for obtaining the thickness of the film from the intensity of the fluorescent X-ray detected by the measuring head;
The head position adjusting means is
The measurement sensor measures the predetermined measurement point of the product substrate, and the measurement head is adjusted so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes a larger interference avoidance value than the set value. After moving in the height direction and moving the measurement head from the current position to a position where the measurement point can be measured, the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes the set value. Thus, it has an interference avoidance mode for moving the measuring head in the height direction.
ここで、上記製品基板は、基板と、この基板上に形成された一層以上の膜とを有する。 Here, the product substrate includes a substrate and one or more films formed on the substrate.
この発明の膜厚測定装置によれば、上記ヘッド位置調整手段は、上記干渉回避モードを有するので、測定ヘッドに干渉する干渉部材が存在する場合、干渉回避モードを実行することができる。 According to the film thickness measuring apparatus of the present invention, since the head position adjusting unit has the interference avoidance mode, the interference avoidance mode can be executed when there is an interference member that interferes with the measurement head.
つまり、上記変位センサにて製品基板の予め定めた測定ポイントを測定し、上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値よりも大きな干渉回避値となるように測定ヘッドを高さ方向に移動する。上記干渉回避値は、上記設定値より一定のオフセット量(以後、干渉回避オフセット量)分高い位置である。測定ヘッドを干渉回避値の高さへ移動後、測定ヘッドを現在位置から測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動してから、測定ヘッドと測定ポイントとの高さ方向の距離が設定値となるように、干渉回避オフセット量分、測定ヘッドの高さを下方向に移動する。 That is, a predetermined measurement point of the product substrate is measured by the displacement sensor, and the measurement head is set so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes an interference avoidance value larger than the set value. Move in the height direction. The interference avoidance value is a position higher than the set value by a certain offset amount (hereinafter referred to as interference avoidance offset amount). After moving the measurement head to the height of the interference avoidance value, move the measurement head horizontally from the current position to a position where the measurement point can be measured, and then the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point is the set value. Thus, the height of the measuring head is moved downward by the interference avoidance offset amount.
このように、上記測定ヘッドを、上記干渉回避値の高さに移動してから、水平方向に移動し、その後、上記設定値の高さに移動しているので、測定ヘッドの移動時に、上記干渉部材を回避することができる。したがって、測定ヘッドの製品基板における測定範囲を限定することなく、かつ、測定ヘッドの移動時の干渉を防止できる。 In this way, the measurement head is moved to the height of the interference avoidance value, then moved in the horizontal direction, and then moved to the height of the set value. Interference members can be avoided. Therefore, it is possible to prevent interference during movement of the measuring head without limiting the measuring range of the measuring head on the product substrate.
また、一実施形態の膜厚測定装置では、
上記ヘッド位置調整手段は、
上記測定ヘッドの上記現在位置から上記測定ポイントまでの水平方向の移動経路上に、上記測定ヘッドに干渉する干渉部材が存在するときに、上記干渉回避モードを実行する。
Moreover, in the film thickness measuring device of one embodiment,
The head position adjusting means is
The interference avoidance mode is executed when there is an interference member that interferes with the measurement head on a horizontal movement path from the current position of the measurement head to the measurement point.
この実施形態の膜厚測定装置によれば、上記ヘッド位置調整手段は、上記測定ヘッドの上記移動経路上に、上記測定ヘッドに干渉する干渉部材が存在するときに、上記干渉回避モードを実行する。したがって、干渉部材が存在するときは、確実に干渉部材を回避することができる。 According to the film thickness measurement apparatus of this embodiment, the head position adjusting unit executes the interference avoidance mode when there is an interference member that interferes with the measurement head on the movement path of the measurement head. . Therefore, when the interference member exists, the interference member can be reliably avoided.
また、一実施形態の膜厚測定装置では、上記干渉部材は、上記製品基板よりも高さ方向に突出すると共に上記製品基板を固定するためのクランプである。 Moreover, in the film thickness measuring apparatus of one Embodiment, the said interference member is a clamp for fixing the said product board | substrate while projecting in a height direction rather than the said product board | substrate.
この実施形態の膜厚測定装置によれば、上記干渉部材はクランプであるので、測定ヘッドにより製品基板の端部まで広範囲に測定することができる。 According to the film thickness measurement apparatus of this embodiment, since the interference member is a clamp, the measurement head can measure over a wide range up to the end of the product substrate.
また、一実施形態の膜厚測定装置では、
上記ヘッド位置調整手段は、
上記変位センサにて上記製品基板の予め定めた測定ポイントを測定し、上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動してから、上記測定ヘッドを現在位置から上記測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動する通常移動モードを有する。
Moreover, in the film thickness measuring device of one embodiment,
The head position adjusting means is
The measurement sensor measures a predetermined measurement point of the product substrate, and moves the measurement head in the height direction so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes the set value. Then, a normal movement mode in which the measurement head is moved in the horizontal direction from the current position to a position where the measurement point can be measured is provided.
この実施形態の膜厚測定装置によれば、上記ヘッド位置調整手段は、通常移動モードを有するので、測定ヘッドに干渉する干渉部材がない場合、通常移動モードを実行することができる。 According to the film thickness measuring apparatus of this embodiment, the head position adjusting unit has the normal movement mode. Therefore, when there is no interference member that interferes with the measurement head, the normal movement mode can be executed.
つまり、上記変位センサにて製品基板の予め定めた測定ポイントを測定し、上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動してから、上記測定ヘッドを現在位置から上記測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動する。 That is, a predetermined measurement point on the product substrate is measured by the displacement sensor, and the measurement head is moved in the height direction so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes the set value. Then, the measurement head is moved in the horizontal direction from the current position to a position where the measurement point can be measured.
このように、上記測定ヘッドを、上記設定値の高さに移動してから、水平方向に移動するので、測定ヘッドの移動経路を短くできる。したがって、干渉部材がない場合、測定ヘッドの測定位置までの移動時間を短縮できる。 Thus, since the measurement head is moved in the horizontal direction after being moved to the set value height, the movement path of the measurement head can be shortened. Therefore, when there is no interference member, the movement time of the measurement head to the measurement position can be shortened.
また、一実施形態の膜厚測定方法では、
変位センサにて製品基板の予め定めた測定ポイントを測定する工程と、
測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が設定値よりも大きな干渉回避値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動する工程と、
上記測定ヘッドを現在位置から上記測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動する工程と、
上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動する工程と、
上記測定ヘッドから上記製品基板の膜に1次X線を照射し、この膜から発生する蛍光X線を上記測定ヘッドにより検出して、この蛍光X線の強度から上記膜の厚みを求める工程と
を備える。
In the film thickness measurement method of one embodiment,
Measuring a predetermined measurement point on the product substrate with a displacement sensor;
Moving the measurement head in the height direction so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes an interference avoidance value larger than a set value;
Horizontally moving the measuring head from a current position to a position where the measuring point can be measured;
Moving the measurement head in the height direction so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes the set value;
Irradiating the film of the product substrate with the primary X-ray from the measuring head, detecting the fluorescent X-ray generated from the film with the measuring head, and determining the thickness of the film from the intensity of the fluorescent X-ray; Is provided.
ここで、上記製品基板は、基板と、この基板上に形成された一層以上の膜とを有する。 Here, the product substrate includes a substrate and one or more films formed on the substrate.
この発明の膜厚測定方法によれば、上記変位センサにて製品基板の予め定めた測定ポイントを測定し、上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値よりも干渉回避オフセット量分高い位置(干渉回避値)となるように測定ヘッドを高さ方向に移動する。その後、測定ヘッドを現在位置から測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動してから、測定ヘッドと測定ポイントとの高さ方向の距離が設定値となるように、干渉回避オフセット量分だけ測定ヘッドの高さを下方向に移動する。 According to the film thickness measurement method of the present invention, a predetermined measurement point of the product substrate is measured by the displacement sensor, and the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point is less than the set value to avoid interference. The measuring head is moved in the height direction so that the position is higher by the offset amount (interference avoidance value). After that, move the measuring head horizontally from the current position to a position where the measuring point can be measured, and then measure the amount of interference avoidance offset so that the distance in the height direction between the measuring head and the measuring point becomes the set value. Move the head height downward.
このように、上記測定ヘッドを、上記干渉回避値の高さに移動してから、水平方向に移動し、その後、上記設定値の高さに移動しているので、測定ヘッドの移動時に、干渉部材を回避することができる。したがって、測定ヘッドの製品基板における測定範囲を限定することなく、かつ、測定ヘッドの移動時の干渉を防止できる。 In this way, the measurement head is moved to the height of the interference avoidance value, then moved in the horizontal direction, and then moved to the set value height. The member can be avoided. Therefore, it is possible to prevent interference during movement of the measuring head without limiting the measuring range of the measuring head on the product substrate.
この発明の膜厚測定装置によれば、上記ヘッド位置調整手段は、上記干渉回避モードを有するので、測定ヘッドの製品基板における測定範囲を限定することなく、かつ、測定ヘッドの移動時の干渉を防止できる。 According to the film thickness measuring apparatus of the present invention, since the head position adjusting means has the interference avoidance mode, the measurement range of the measuring head on the product substrate is not limited, and interference during the movement of the measuring head is prevented. Can be prevented.
この発明の膜厚測定方法によれば、上記測定ヘッドを、上記干渉回避値の高さに移動してから、水平方向に移動し、その後、上記設定値の高さに移動するので、測定ヘッドの製品基板における測定範囲を限定することなく、かつ、測定ヘッドの移動時の干渉を防止できる。 According to the film thickness measuring method of the present invention, the measuring head is moved to the height of the interference avoidance value, then moved in the horizontal direction, and then moved to the set value height. It is possible to prevent interference when the measuring head is moved without limiting the measuring range on the product substrate.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1は、この発明の一実施形態の膜厚測定装置を示す平面図である。図2は、図1の矢印U方向からみた側面図である。図1と図2に示すように、この膜厚測定装置は、基台1と、基板ステージ2と、校正ステージ3と、ガンドリー4と、スライダー5と、複数の測定機器21,22,23と、制御手段30とを有する。
FIG. 1 is a plan view showing a film thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view seen from the direction of arrow U in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the film thickness measuring apparatus includes a base 1, a
上記基板ステージ2は、上記基台1に設けられ、複数に分割されたステージからなる。基板ステージ2上には、成膜された製品基板10が載置される。
The
上記基板ステージ2には、複数の空気孔2aが設けられ、この空気孔2aからエアを吸い込むことで、製品基板10を基板ステージ2に密着でき、一方、空気孔2aからエアを吹き出すことで、製品基板10を基板ステージ2から浮上できる。
The
上記製品基板10は、例えば、液晶ディスプレイに用いられる液晶TFTである。この製品基板10は、基板と、この基板上に形成された一層以上の膜とを有する。上記膜は、例えば、スパッタリング工法や蒸着工法やメッキ工法により、上記基板に成膜される。上記基板は、例えば、ガラス基板であり、上記膜は、例えば、アルミニウム、チタン、タングステン、モリブデンなどの金属膜である。
The
上記校正ステージ3は、上記基台1に設けられ、上記基板ステージ2とは別に設けられる。この校正ステージ3には、複数の凹部3aが設けられ、この凹部3aに様々な種類の校正試料60,70が嵌め込まれ、この校正試料60,70を用いて上記測定機器21,22,23の校正が行われる。
The
上記ガントリー4は、上記基板ステージ2および上記校正ステージ3に対して第1方向に延在する。ガンドリー4は、基板ステージ2および校正ステージ3に対して第2方向に移動可能となるように、基台1に取り付けられる。第1方向とは、矢印A方向をいい、第2方向とは、矢印B方向をいう。第1方向と第2方向とは、互いに直交する。
The
つまり、上記基台1には、第2方向(矢印B方向)に延在する2本のレール部6,6が設けられている。この2本のレール部6,6は、基板ステージ2および校正ステージ3を挟むように、配置されている。上記ガンドリー4は、この2本のレール部6,6に架け渡され、このレール部6,6に沿って第2方向に移動可能となる。
That is, the base 1 is provided with two
上記スライダー5は、上記ガントリー4に第1方向(矢印A方向)に移動可能に取り付けられる。このスライダー5には、上記測定機器としてのカメラ21、変位センサ22および測定ヘッド23が、固定されている。
The
そして、上記測定機器21,22,23は、ガンドリー4の可動範囲Z1により、基板ステージ2および校正ステージ3の第2方向(矢印B方向)の全範囲をカバーできる。また、上記測定機器21,22,23は、スライダー5の可動範囲Z2により、基板ステージ2および校正ステージ3の第1方向(矢印A方向)の全範囲をカバーできる。
The measuring
上記制御手段30は、基板位置補正手段31と、ヘッド位置調整手段32と、解析手段33と、測定機器校正手段34とを有する。
The
上記カメラ21は、基板ステージ2に載置された製品基板10のアライメントマークを検出する。このアライメントマークは、カメラ21で判別可能なマークであり、例えば、製品基板10の四隅に設けられる。
The
上記基板位置補正手段31は、上記カメラ21の検出結果に基づいて、基板ステージ2に載置された製品基板10の平面方向(第1、第2方向)の位置情報を補正する。具体的に述べると、上記基台1には、製品基板10の周囲の各辺を押圧するように、複数のクランプ7が設けられている。クランプ7により製品基板10を所定の位置に固定後、カメラ21にてアライメントマークを検出し、この検出結果に基づいて基板位置補正手段31によって、製品基板10の位置情報を補正する。
The substrate
上記変位センサ22は、図3に示すように、基板ステージ2に載置された製品基板10との高さ方向の距離を測定する。変位センサ22は、例えば赤外線などの光線を、製品基板10の予め定めた測定ポイントPに照射し、この測定ポイントPからの反射光を検出して、測定ポイントPとの距離を測定する。
As shown in FIG. 3, the
上記ヘッド位置調整手段32は、上記変位センサ22の測定値に基づいて、基板ステージに載置された製品基板10と測定ヘッド23との間の距離が予め定められた設定値となるように、測定ヘッド23の高さ方向の位置を調整する。具体的に述べると、製品基板10の測定ポイントPと測定ヘッド23の受発光部23aとの間の高さ方向の距離が、2mm±30μmとなるように、調整される。
Based on the measurement value of the
また、上記ヘッド位置調整手段32は、通常移動モードと干渉回避モードを有する。通常移動モードは、測定ヘッド23の移動経路上に、測定ヘッド23に干渉する干渉部材としてのクランプ7が存在しない場合に、実行される。一方、干渉回避モードは、測定ヘッド23の移動経路上にクランプ7が存在する場合に、実行される。
The head position adjusting means 32 has a normal movement mode and an interference avoidance mode. The normal movement mode is executed when there is no
ここで、上記測定ヘッド23の移動経路とは、測定ヘッド23を現在位置から測定ポイントPを測定できる位置まで水平方向に移動したときの経路をいう。測定ヘッド23の移動経路上にクランプ7が存在するとは、平面視、測定ヘッド23の移動経路にクランプ7が重なることをいう。
Here, the movement path of the
上記通常移動モードでは、上記変位センサ22にて製品基板10の予め定めた測定ポイントPを測定し、上記測定ヘッド23と上記測定ポイントPとの高さ方向の距離が上記設定値となるように上記測定ヘッド23を高さ方向に移動してから、上記測定ヘッド23を現在位置から上記測定ポイントPを測定できる位置に水平方向に移動する。
In the normal movement mode, a predetermined measurement point P of the
このように、上記測定ヘッド23を、上記設定値の高さに移動してから、水平方向に移動するので、測定ヘッド23の移動経路を短くできる。したがって、クランプ7がない場合、測定ヘッド23の測定位置までの移動時間を短縮できる。
Thus, since the
上記干渉回避モードでは、図4Aに示すように、上記変位センサ22にて製品基板10の予め定めた測定ポイントPを測定し、上記測定ヘッド23と上記測定ポイントPとの高さ方向の距離が上記設定値(図4BのN2)よりも大きな干渉回避値N1となるように測定ヘッド23を高さ方向に移動する。この干渉回避値N1とは、測定ヘッド23の受発光部23aがクランプに干渉しない高さであり、上記設定値N2より一定のオフセット量(干渉回避オフセット量)分高い位置である。例えば、干渉オフセット量が3mmで、干渉回避値N1が5mmである。
In the interference avoidance mode, as shown in FIG. 4A, a predetermined measurement point P of the
その後、図4Bに示すように、上記測定ヘッド23を現在位置から測定ポイントPを測定できる位置に水平方向に移動してから、測定ヘッド23と測定ポイントPとの高さ方向の距離が上記設定値N2となるように、上記干渉回避オフセット量分、測定ヘッド23を下方向に移動する。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, after the
このように、上記測定ヘッド23を、上記干渉回避値N1の高さに移動してから、水平方向に移動し、その後、上記設定値N2の高さに移動しているので、測定ヘッド23の移動時に、上記クランプ7を回避することができる。したがって、測定ヘッド23の製品基板10における測定範囲を限定することなく、かつ、測定ヘッド23の移動時の干渉を防止できる。
Thus, the
また、上記ヘッド位置調整手段32は、上記測定ヘッド23の上記移動経路上に、上記測定ヘッド23に干渉するクランプ7が存在するときに、上記干渉回避モードを実行する。したがって、クランプ7が存在するときは、確実にクランプ7を回避することができる。また、干渉部材はクランプであるので、測定ヘッド23により製品基板10の端部まで広範囲に測定することができる。
The head position adjusting means 32 executes the interference avoidance mode when the
上記測定ヘッド23は、図5に示すように、X線照射部231と蛍光X線検出部232とを有する。
As shown in FIG. 5, the
上記X線照射部231は、受発光部23aから製品基板10の測定ポイントPへ、1次X線51を照射する。1次X線51は、例えば、ロジウムや、モリブデンや、タングステンなどである。すると、図6に示すように、製品基板10の基板11上の膜12は、1次X線51の照射により、蛍光X線52を発生する。
The
上記蛍光X線検出部232は、上記膜12から発生した上記蛍光X線52を、受発光部23aから検出する。蛍光X線検出部232は、例えば、シリコンドリフト検出器である。
The fluorescent
上記解析手段33は、上記測定ヘッド23により検出された上記蛍光X線52の強度から上記膜12の厚みを求める。具体的に述べると、解析手段33は、プリアンプ331とマルチ・チャンネル・アナライザ(以下、MCAという)332とを有する。
The analyzing means 33 obtains the thickness of the
上記プリアンプ331は、蛍光X線検出部232から出力される電気信号を増幅する。上記MCA332は、プリアンプ331で増幅された電気信号を解析する。MCA332では、蛍光X線検出部232から出力されたエネルギーを選別し、パルスを計測することで、膜12を構成する元素のX線強度を求める。そして、このX線強度に基づいて、既知のデータから、膜12の厚みを求める。なお、MCA332を用いているため、膜12に混入する異物や不純物を検出できる。
The
例えば、上記膜12が、チタン膜、または、モリブデン膜である場合、X線強度と膜厚との関係は、図7Aと図7Bに示すような関係となる。
For example, when the
なお、上述では、単層の膜(図6)の厚みの測定を説明したが、複数層の膜の厚みを測定することもできる。この場合、各膜から発生する蛍光X線を測定ヘッド23によって検出し、解析手段33によって、各膜を構成する各元素のX線強度を求め、このX線強度に基づいて、各膜の厚みを求める。さらに、この各元素のX線強度から、各元素の組成比をも、求めることができる。
In the above description, the measurement of the thickness of the single-layer film (FIG. 6) has been described, but the thickness of the multi-layer film can also be measured. In this case, fluorescent X-rays generated from each film are detected by the measuring
上記測定機器校正手段34は、図1に示すように、上記測定機器21,22,23を校正ステージ3に移動して、測定機器21,22,23の校正を行う。測定機器21,22,23の校正は、所定間隔で、行う。この所定間隔とは、例えば、1日に1回の校正を行うといった所定時間毎や、所定枚数の製品基板10の膜厚を測定した後に校正を行うといった所定処理数毎である。
As shown in FIG. 1, the measuring instrument calibration means 34 moves the measuring
上記校正ステージ3には、第1校正試料60と第2校正試料70とが、設置されている。第1校正試料60は、例えば、測定ヘッド23の蛍光X線検出部232のゲインを調整するための試料である。第2校正試料70は、例えば、各測定機器21,22,23のオフセット量を調整するための試料である。
A
次に、上記構成の膜厚測定装置の動作を説明する。 Next, the operation of the film thickness measuring apparatus having the above configuration will be described.
図1に示すように、まず、上記製品基板10が、膜厚測定装置の右方向(矢印R方向)から基板ステージ2上に、搬送される。基板ステージ2上に搬送された製品基板10は、クランプ7により所定の位置に固定される。その後、カメラ21にてアライメントマークを検出し、この検出結果に基づいて基板位置補正手段31によって、製品基板10の位置情報を補正する。
As shown in FIG. 1, first, the
その後、上記製品基板10の複数の測定ポイントのうちの第1の測定ポイントにおいて、変位センサ22により、第1の測定ポイントと変位センサ22との間の高さ方向の距離を測定する。そして、上記ヘッド位置調整手段32は、この測定値に基づいて、第1の測定ポイントと測定ヘッド23との間の距離が設定値となるように、測定ヘッド23の高さ方向の位置を調整する。
Then, the distance in the height direction between the first measurement point and the
その後、上記測定ヘッド23は、ヘッド位置調整手段32により、第1の測定ポイントの直上に移動され、製品基板10の膜に1次X線を照射してこの膜から発生する蛍光X線を検出する。そして、上記解析手段33は、この検出された蛍光X線の強度から膜の厚みを求める。
Thereafter, the
その後、上記製品基板10の他の測定ポイントについても、同様に、測定ヘッド23の高さを調整してから、測定ヘッド23によって他の測定ポイントの膜厚を測定する。
Thereafter, with respect to the other measurement points of the
このようにして、上記製品基板10の全ての測定ポイントの膜厚を測定し、この測定結果に基づいて、製品基板10が不良品であるか否かを判断する。
In this way, the film thicknesses of all measurement points of the
ここで、上記測定ヘッド23の移動経路上にクランプ7が存在しない場合、上記ヘッド位置調整手段32は、上記通常移動モードを実行する。一方、上記測定ヘッド23の移動経路上にクランプ7が存在する場合、上記ヘッド位置調整手段32は、上記干渉回避モードを実行する。
Here, when the
その後、上記測定機器校正手段34は、所定間隔で、上記測定機器21,22,23を校正ステージ3に移動して、測定機器21,22,23の校正を行う。
Thereafter, the measuring instrument calibration means 34 moves the measuring
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、干渉部材としては、クランプ以外に、測定ヘッド23に干渉する部材であってもよい。また、通常移動モードとしては、他の移動経路であってもよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, the interference member may be a member that interferes with the
また、カメラ21を省略して、変位センサ22と測定ヘッド23のみを設けるようにしてもよい。また、校正ステージ3を省略して、基板ステージ2のみを設けるようにしてもよい。
Further, the
また、ガントリー4の延在方向である第1方向と、ガントリー4の移動方向である第2方向とは、互いに直交しないで、交差するようにしてもよい。
Further, the first direction that is the extending direction of the
また、カメラ21、変位センサ22および測定ヘッド23の数量は、一つに限らず、複数であってもよい。
Further, the number of the
また、本発明の膜厚測定装置にて、大型や小型の製品基板の膜厚を測定するようにしてもよく、また、液晶TFT以外に、有機ELなどの半導体基板の膜厚を測定するようにしてもよい。 In addition, the film thickness measuring device of the present invention may be used to measure the film thickness of large and small product substrates. In addition to the liquid crystal TFT, the film thickness of a semiconductor substrate such as an organic EL may be measured. It may be.
1 基台
2 基板ステージ
3 校正ステージ
4 ガントリー
5 スライダー
6 レール部
7 クランプ
10 製品基板
21 カメラ
22 変位センサ
23 測定ヘッド
30 制御手段
31 基板位置補正手段
32 ヘッド位置調整手段
33 解析手段
34 測定機器校正手段
60 第1校正試料
70 第2校正試料
A 第1方向
B 第2方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
上記基台に設けられると共に、成膜された製品基板を載置する基板ステージと、
上記基板ステージに対して第1方向に延在すると共に、上記基板ステージに対して第2方向に移動可能となるように上記基台に取り付けられるガントリーと、
上記ガントリーに上記第1方向に移動可能に取り付けられるスライダーと、
上記スライダーに固定されると共に、上記基板ステージに載置された上記製品基板の膜に1次X線を照射してこの膜から発生する蛍光X線を検出する測定ヘッドと、
上記スライダーに固定されると共に、上記基板ステージに載置された上記製品基板との距離を測定する変位センサと、
上記変位センサの測定値に基づいて、上記基板ステージに載置された上記製品基板と上記測定ヘッドとの間の距離が予め定められた設定値となるように、上記測定ヘッドの位置を調整するヘッド位置調整手段と、
上記測定ヘッドにより検出された上記蛍光X線の強度から上記膜の厚みを求める解析手段と
を備え、
上記ヘッド位置調整手段は、
上記変位センサにて上記製品基板の予め定めた測定ポイントを測定し、上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値よりも大きな干渉回避値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動し、上記測定ヘッドを現在位置から上記測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動してから、上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動する干渉回避モードを有することを特徴とする膜厚測定装置。 The base,
A substrate stage that is provided on the base and on which the formed product substrate is placed;
A gantry extending in the first direction with respect to the substrate stage and attached to the base so as to be movable in the second direction with respect to the substrate stage;
A slider attached to the gantry movably in the first direction;
A measurement head that is fixed to the slider and detects a fluorescent X-ray generated from the film by irradiating a film of the product substrate placed on the substrate stage with a primary X-ray;
A displacement sensor that is fixed to the slider and that measures a distance from the product substrate placed on the substrate stage;
Based on the measurement value of the displacement sensor, the position of the measurement head is adjusted so that the distance between the product substrate placed on the substrate stage and the measurement head becomes a predetermined set value. A head position adjusting means;
Analyzing means for obtaining the thickness of the film from the intensity of the fluorescent X-ray detected by the measuring head;
The head position adjusting means is
The measurement sensor measures the predetermined measurement point of the product substrate, and the measurement head is adjusted so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes a larger interference avoidance value than the set value. After moving in the height direction and moving the measurement head from the current position to a position where the measurement point can be measured, the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes the set value. Thus, a film thickness measuring apparatus having an interference avoidance mode for moving the measuring head in the height direction.
上記ヘッド位置調整手段は、
上記測定ヘッドの上記現在位置から上記測定ポイントまでの水平方向の移動経路上に、上記測定ヘッドに干渉する干渉部材が存在するときに、上記干渉回避モードを実行することを特徴とする膜厚測定装置。 In the film thickness measuring device according to claim 1,
The head position adjusting means is
The film thickness measurement, wherein the interference avoidance mode is executed when an interference member that interferes with the measurement head is present on a horizontal movement path from the current position of the measurement head to the measurement point. apparatus.
上記干渉部材は、上記製品基板よりも高さ方向に突出すると共に上記製品基板を固定するためのクランプであることを特徴とする膜厚測定装置。 In the film thickness measuring device according to claim 2,
The film thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein the interference member is a clamp that protrudes in a height direction from the product substrate and fixes the product substrate.
上記ヘッド位置調整手段は、
上記変位センサにて上記製品基板の予め定めた測定ポイントを測定し、上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動してから、上記測定ヘッドを現在位置から上記測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動する通常移動モードを有することを特徴とする膜厚測定装置。 In the film thickness measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The head position adjusting means is
The measurement sensor measures a predetermined measurement point of the product substrate, and moves the measurement head in the height direction so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes the set value. And a normal movement mode in which the measurement head is moved in a horizontal direction from a current position to a position where the measurement point can be measured.
測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が設定値よりも大きな干渉回避値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動する工程と、
上記測定ヘッドを現在位置から上記測定ポイントを測定できる位置に水平方向に移動する工程と、
上記測定ヘッドと上記測定ポイントとの高さ方向の距離が上記設定値となるように上記測定ヘッドを高さ方向に移動する工程と、
上記測定ヘッドから上記製品基板の膜に1次X線を照射し、この膜から発生する蛍光X線を上記測定ヘッドにより検出して、この蛍光X線の強度から上記膜の厚みを求める工程と
を備えることを特徴とする膜厚測定方法。 Measuring a predetermined measurement point on the product substrate with a displacement sensor;
Moving the measurement head in the height direction so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes an interference avoidance value larger than a set value;
Horizontally moving the measuring head from a current position to a position where the measuring point can be measured;
Moving the measurement head in the height direction so that the distance in the height direction between the measurement head and the measurement point becomes the set value;
Irradiating the film of the product substrate with the primary X-ray from the measuring head, detecting the fluorescent X-ray generated from the film with the measuring head, and determining the thickness of the film from the intensity of the fluorescent X-ray; A film thickness measuring method comprising:
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