JP5259287B2 - 膜厚測定装置、膜厚測定方法および記録媒体 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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10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11に示す膜厚測定装置2と実質的に同一である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (30)
- 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、
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、
を備え、
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み、
前記空芯へのレーザ光の入射経路と、前記導電性膜の表面で反射して戻るレーザ光の反射経路とは異なり、
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し、
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、
ことを特徴とする膜厚測定装置。 - 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、
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、
を備え、
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み、
前記空芯へのレーザ光の入射経路と、前記導電性膜の表面で反射して戻るレーザ光の反射経路とは異なり、
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し、
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、
ことを特徴とする膜厚測定装置。 - 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1または2に記載の膜厚測定装置。 - 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1乃至3のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 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1乃至4のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 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項1乃至4のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 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1乃至6のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 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1乃至7のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 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1乃至7のいずれかに記載の膜厚測定装置。 - 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、
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み、
前記電極は、前記渦電流損失測定センサを周回するリング形状を有し、
前記電極の外径は、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、
膜厚測定装置。 - 前記電極は、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10に記載の膜厚測定装置。
- 前記電極は、高抵抗材料で形成されることを特徴とする請求項10または11に記載の膜厚測定装置。
- 前記電極の内径は、前記渦電流損失測定センサにより前記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10乃至12のいずれかに記載の膜厚測定装置。
- 前記電極は、薄膜電極であることを特徴とする請求項10乃至13のいずれかに記載の膜厚測定装置。
- 前記電極は、複数の電極片で構成されることを特徴とする請求項10乃至14のいずれかに記載の膜厚測定装置。
- 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、
前記渦電流損失測定センサは、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損失の影響を受けた前記高周波電流を出力する円筒形状の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円筒形状の第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一部の領域のみが露出するように前記第1の透磁性部材を周回する円環状の開口が形成された第2の透磁性部材と、を有し、
渦電流損失測定工程は、前記円環状の開口から漏れ出す磁束線が描く放物線が前記導電性膜内に到達するように、前記渦電流損失測定センサを前記導電性膜に近接して配置する工程を含む、
膜厚測定方法。 - 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、
前記渦電流損失測定センサは、
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円筒形状の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損失の影響を受けた前記高周波電流を出力する円筒形状の受信コイルと、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円筒形状の第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一部の領域のみが露出するように前記第1の透磁性部材を周回する円環状の開口が形成された第2の透磁性部材と、
を有し、
渦電流損失測定工程は、前記円環状の開口から漏れ出す磁束線が描く放物線が前記導電性膜内に到達するように、前記渦電流損失測定センサを前記導電性膜に近接して配置する工程を含む、
膜厚測定方法。 - 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16または17に記載の膜厚測定方法。 - 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、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、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、
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、または、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を含み、
前記距離は、前記空芯コイルまた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用いて測定され、
前記空芯へのレーザ光の入射経路と、前記導電性膜の表面で反射して戻るレーザ光の反射経路とは異なり、
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み、
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、
ことを特徴とする膜厚測定方法。 - 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16または17に記載の膜厚測定方法。 - 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16乃至20のいずれかに記載の膜厚測定方法。 - 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21に記載の膜厚測定方法。 - 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22に記載の膜厚測定方法。 - 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16乃至18、20乃至23のいずれかに記載の膜厚測定方法。 - 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16乃至23のいずれかに記載の膜厚測定方法。 - 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であって、
前記渦電流損失測定センサは、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損失の影響を受けた前記高周波電流を出力する円筒形状の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円筒形状の第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一部の領域のみが露出するように前記第1の透磁性部材を周回する円環状の開口が形成された第2の透磁性部材と、を有し、
渦電流損失測定手順は、前記円環状の開口から漏れ出す磁束線が描く放物線が前記導電性膜内に到達するように、前記渦電流損失測定センサを前記導電性膜に近接して配置する手順を含む、
記録媒体。 - 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であって、
前記渦電流損失測定センサは、
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円筒形状の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損失の影響を受けた前記高周波電流を出力する円筒形状の受信コイルと、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円筒形状の第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一部の領域のみが露出するように前記第1の透磁性部材を周回する円環状の開口が形成された第2の透磁性部材と、
を有し、
渦電流損失測定手順は、前記円環状の開口から漏れ出す磁束線が描く放物線が前記導電性膜内に到達するように、前記渦電流損失測定センサを前記導電性膜に近接して配置する手順を含む、
記録媒体。 - 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26または27に記載の記録媒体。 - 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26または27に記載の記録媒体。
- 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26乃至29のいずれかに記載の記録媒体。
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