(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された薄膜のシート抵抗を測定するシート抵抗測定器において、
磁界を発生するセンサヘッドと、
上記センサヘッドに対して上記基板が所定の距離で配置されたとき、該センサヘッドにより発生した磁界の変化量を、該基板上に形成された薄膜のシート抵抗として検出するシート抵抗検出手段とを備え、
上記センサヘッドは、基板の一方の面にのみ対向するように設けられており、
上記シート抵抗検出手段は、上記センサヘッドを構成するコイルと、コンデンサとで構成された共振回路を有し、上記コイルに交流電圧が供給されることにより、上記共振回路を常時共振状態とし、上記コイルに所定の距離まで薄膜が近接したとき、このコイルが発生する磁界によって該薄膜に生じる該コイルのコイル特性変化中に含まれる渦電流損を検出し、この渦電流損を磁界の変化量として検出するようになっており、
さらに、このシート抵抗検出手段は、上記コイルとコンデンサとが直列に接続された直列共振回路からなり、
このコンデンサの容量が可変であり、
上記センサヘッドは、導線がフェライトなどの磁性体に巻回されたコイルからなり、
上記の導線がリッツ線であることを特徴とするシート抵抗測定器。
【請求項２】
上記磁性体は、コイルに接触しないように配置されていることを特徴とする請求項１記載のシート抵抗測定器。
【請求項３】
基板上に形成された薄膜のシート抵抗を測定するシート抵抗測定器において、
磁界を発生するセンサヘッドと、
上記センサヘッドに対して上記基板が所定の距離で配置されたとき、該センサヘッドにより発生した磁界の変化量を、該基板上に形成された薄膜のシート抵抗として検出するシート抵抗検出手段とを備え、
上記センサヘッドは、基板の一方の面にのみ対向するように設けられており、
上記シート抵抗検出手段は、上記センサヘッドを構成するコイルと、コンデンサとで構成された共振回路を有し、上記コイルに交流電圧が供給されることにより、上記共振回路を常時共振状態とし、上記コイルに所定の距離まで薄膜が近接したとき、このコイルが発生する磁界によって該薄膜に生じる該コイルのコイル特性変化中に含まれる渦電流損を検出し、この渦電流損を磁界の変化量として検出するようになっており、
さらに、このシート抵抗検出手段は、上記コイルとコンデンサとが直列に接続された直列共振回路からなり、
このコンデンサの容量が可変であり、
上記センサヘッドは、導線が巻回されたコイルのみからなり、
上記の導線がリッツ線であることを特徴とするシート抵抗測定器。
【請求項４】
上記シート抵抗検出手段は、コイルに直列接続された抵抗の両端にかかる交流電圧の変化量を、渦電流による電流損失量として検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシート抵抗測定器。
【請求項５】
上記シート抵抗検出手段は、検出した交流電圧変化量をさらに直流電圧変化量に換算することを特徴とする請求項４に記載のシート抵抗測定器。
【請求項６】
上記シート抵抗検出手段は、上記コイルの共振周波数近傍の周波数域での交流電圧変化量または直流電圧変化量に基づいてシート抵抗を検出することを特徴とする請求項４または５に記載のシート抵抗測定器。
【請求項７】
上記シート抵抗検出手段は、上記交流電圧変化量または直流電圧変化量が最大のときの周波数をコイルの駆動周波数として設定することを特徴とする請求項６に記載のシート抵抗測定器。
【請求項８】
上記シート抵抗検出手段は、上記コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値と、上記コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にあるときの交流電圧値または直流電圧値との差を算出して、この交流電圧値または直流電圧値の差に基づいて、薄膜による渦電流損を検出することを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載のシート抵抗測定器。
【請求項９】
上記シート抵抗検出手段は、薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値の測定を、所定時間毎に行うことを特徴とする請求項８記載のシート抵抗測定器。
【請求項１０】
上記シート抵抗検出手段は、薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値の測定を、所定枚数の薄膜のシート抵抗測定終了毎に行うことを特徴とする請求項８記載のシート抵抗測定器。
【請求項１１】
上記コイルは、コンデンサの容量を変更して、該コイルのシート抵抗検出感度が最大となるようなコイルの駆動周波数に調整されていることを特徴とする請求項４〜１０の何れかに記載のシート抵抗測定器。
【請求項１２】
上記共振回路に含まれるコンデンサと抵抗は、温度特性が超精密となる素材で構成されていることを特徴とする請求項４〜１１の何れかに記載のシート抵抗測定器。
【請求項１３】
上記センサヘッドに入力される信号を増幅する増幅回路が該センサヘッドに近接して設けられていることを特徴とする請求項１ないし１２の何れかに記載のシート抵抗測定器。
【請求項１４】
上記センサヘッドから出力される信号を増幅する増幅回路が該センサヘッドに近接して設けられていることを特徴とする請求項１ないし１３の何れかに記載のシート抵抗測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリング法や蒸着法などにより半導体ウエハなどの基板上に形成された金属や合金の薄膜のシート抵抗値を測定するシート抵抗測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガラス基板上にスパッタリング法や蒸着法により形成された金属や合金の薄膜（以下、単に金属薄膜と称する）の厚み、材質、大きさなどの膜質を、該金属薄膜のシート抵抗を測定することにより評価を行っている。つまり、測定したシート抵抗が所定の範囲内にあるか、または、基準値を超えていないかを判定することによって、ガラス基板上に形成された金属薄膜の膜質の評価を行っている。
【０００３】
上記の金属薄膜の膜質評価方法としては、金属薄膜にセンサ部分を直接接触させてシート抵抗を測定する方法（接触式シート抵抗測定法）がある。この接触式シート抵抗測定法として、例えば４探針法がある。
【０００４】
上記４探針法による金属薄膜の膜質評価方法について、図２８を参照しながら以下に説明する。なお、この４探針法では、シート抵抗を直接求めるのではなく、金属薄膜の抵抗率を求めて、その抵抗率に基づいてシート抵抗を求めることにより該金属薄膜の膜質を評価するようになっている。
【０００５】
まず、基板２０１上に形成された金属薄膜２０２に対して、４本の針状の電極（探針）２０３を直線上に配置し、外側の探針２０３に電流Ｉを流したとき、内側の２本の探針２０３間に生じる電位差Ｖを測定して、抵抗（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）を求める。
【０００６】
次に、求めた抵抗Ｒと金属薄膜２０２の厚みｔ及び、金属薄膜２０２の形状・寸法、探針２０３の位置によって決められる無次元の数値である補正係数Ｆを乗じて該金属薄膜２０２の抵抗率ρを算出して、この抵抗率ρに基づいてシート抵抗を求める。
【０００７】
しかしながら、上記の４探針法では、探針２０３を金属薄膜２０２に接触させて抵抗率ρを測定するようになっているので、金属薄膜２０２に疵が付いたり、塵埃を発生させたり、探針２０３の磨耗による定期的な交換作業を要するなどの問題が生じる。
【０００８】
また、測定時に被測定物である基板２０１上の金属薄膜２０２が振動した状態では測定が不可能であるので、基板２０１を固定するための専用吸着ステージを設ける必要がある。この場合には、金属薄膜２０２の抵抗率ρを測定するのに必要なスペースに制限が生じ、例えば基板２０１に金属薄膜２０２を形成する工程、すなわち既存工程への専用吸着ステージなどの抵抗率ρを測定するための装置の設置及び該装置のインライン化が困難であるという問題が生じる。
【０００９】
また、金属薄膜の評価の別方法として、金属薄膜のシート抵抗の測定を、金属針などを該金属薄膜に接触させない非接触で行う方法（非接触式シート抵抗測定法）が提案されている。
【００１０】
上記非接触式シート抵抗測定法では、高周波電力による誘導結合によって金属薄膜内に渦電流を発生させ、この渦電流がジュール熱となって失われることを利用して上記金属薄膜のシート抵抗を測定するようになっている。
【００１１】
つまり、非接触式シート抵抗測定法は、高周波電力の金属薄膜内での吸収と導電率とが正の相関を有することを利用して、非接触で半導体ウエハ上の金属薄膜の導電率（抵抗率の逆数）を求める方法である。なお、この非接触式シート抵抗測定法では、金属薄膜のシート抵抗を直接求めるのではなく、金属薄膜の導電率を求めて、この導電率に基づいてシート抵抗を求めることによって金属薄膜の膜質を評価するようになっている。
【００１２】
具体的には、図２９に示すように、高周波発振回路３０４に接続されたコイル３０３が巻回されたフェライトコア３０２のギャップ部（測定距離１〜２ｍｍ）に金属薄膜が形成された半導体ウエハ３０１を配置し、誘導結合により半導体ウエハ３０１上の金属薄膜内に渦電流を発生させる。発生した渦電流はジュール熱となって失われるため高周波電力の半導体ウエハ３０１上の金属薄膜内での吸収が起こる。
【００１３】
上記のように半導体ウエハ３０１上の金属薄膜内で吸収された高周波電力は、渦電流損として検出される。このときの渦電流損は、電圧の差として、コイル３０３から高周波発振回路３０４を経て検波回路３０５から出力される。そして、図示しない制御回路は、検波回路３０５からの出力電圧に基づいて、半導体ウエハ３０１上の金属薄膜の導電率を求める。次に、この導電率からシート抵抗を求める。
【００１４】
このように、上記非接触式シート抵抗測定法では、被測定物である金属薄膜にセンサ部が接触することがないので、接触式シート抵抗測定法のように、金属薄膜に疵が付くことや、塵埃が発生することや、探針の磨耗による定期的な交換作業を要するなどの問題が生じない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、金属薄膜が形成されたガラス基板、例えば半導体ウエハの品質を管理する上では、製造される半導体ウエハ全てに対してシート抵抗の測定を行うのが望ましい。これを実現するには、半導体ウエハの製造ライン上、すなわちインラインで半導体ウエハのシート抵抗を測定すれば、製造ライン上の半導体ウエハ全てのシート抵抗を測定することが可能となる。
【００１６】
しかしながら、上述した非接触式シート抵抗測定法では、図２９に示すように、半導体ウエハ３０１上の金属薄膜内に渦電流を生じさせるため、フェライトコア３０２は該半導体ウエハ３０１を両面側から挟み込むような形状となっている。
【００１７】
このため、図２９に示すフェライトコア３０２の構造上、既存の製造ライン上でシート抵抗を測定するのが困難であり、半導体ウエハ上の金属薄膜のシート抵抗を測定する場合には、半導体ウエハを製造ラインから抜き取って、別の場所でシート抵抗を測定する必要がある。
【００１８】
したがって、全ての半導体ウエハに対してシート抵抗を測定するには時間がかかり過ぎ、作業効率が低下するという問題が生じる。そこで、実際には所定の枚数毎に一枚の割合で半導体ウエハのシート抵抗を測定し、全ての半導体ウエハのシート抵抗を測定したと見なしている。このことは、４探針法においても同様である。
【００１９】
このように、製造ラインから抜き取った半導体ウエハに対してシート抵抗を測定する場合、例えば測定したシート抵抗値が異常である判定されたとき、このときシート抵抗が測定された半導体ウエハから前回シート抵抗を測定した半導体ウエハまでの半導体ウエハ全てに対してシート抵抗の異常の有無を確認する必要がある。
【００２０】
そして、シート抵抗の異常を回避し、正常なシート抵抗に戻すために、製造ラインを止めて、ＣＩＭ工程管理システムや薄膜形成装置に対して異常を知らせる必要がある。
【００２１】
したがって、上述の４探針法や非接触式シート抵抗測定法では、製造ライン上の半導体ウエハのシート抵抗に異常があった場合に、迅速に対応することができず、この結果、半導体ウエハの金属薄膜の膜質管理を適正に行うことができないという問題が生じる。
【００２２】
また、半導体ウエハが大きなガラス基板で構成されたものであれば、該半導体ウエハを製造ラインから抜き取って、シート抵抗を測定する場所まで搬送する場合、搬送が大がかりとなり作業の効率を低下させたり、半導体ウエハ自体を破損させるなどの問題が生じ易くなる。
【００２３】
そこで、半導体ウエハを製造ラインから抜き取らずに金属薄膜のシート抵抗を測定することが考えられるが、上述の非接触渦電流式シート抵抗測定法に適用されるシート抵抗測定器は、そのままでは、既存の製造ラインに適用することができない。そして、これらシート抵抗測定器のインライン化を図るためには、製造ラインを新たに設計し直す必要がある。この場合には、既存の製造ラインを使用できないことからコスト高になるという問題が生じる。
【００２４】
本発明は、上記の各問題点を解決するためになされたもので、その目的は、既存の製造ラインに簡単に組み込むことができ、インラインで薄膜のシート抵抗値を測定することができると共に、高抵抗なＩＴＯなどの膜を含む薄膜の膜質管理を適正に行うことができるシート抵抗測定器を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、基板上に形成された薄膜のシート抵抗を測定するシート抵抗測定器において、磁界を発生するセンサヘッドと、上記センサヘッドに対して上記基板が所定の距離で配置されたとき、該センサヘッドにより発生した磁界の変化量を、該基板上に形成された薄膜のシート抵抗として検出するシート抵抗検出手段とを備え、上記センサヘッドは、基板の一方の面にのみ対向するように設けられていることを特徴としている。
【００２６】
上記の構成によれば、センサヘッドが、基板の一方の面にのみ対向するように設けられていることで、例えば測定対象となる基板が製造ライン上に配置された状態で、上面あるいは下面の何れか一方側から該基板上に形成された薄膜のシート抵抗を測定することができる。
【００２７】
これにより、製造ライン上で基板上の薄膜のシート抵抗を測定することができるので、従来のように、シート抵抗を測定するために製造ラインから基板を抜き取る必要がなくなる。したがって、センサヘッドを既存の製造工程や製造装置に組み込むことができ、容易にインライン化を図ることができる。
【００２８】
しかも、センサヘッドと基板とは、基板上の薄膜のシート抵抗を測定するときには、それぞれ所定の距離を開けて配置された状態となっているので、センサヘッドは基板上の薄膜に接触することなく該薄膜のシート抵抗を測定することができる。
【００２９】
これにより、センサヘッドが基板あるいは基板上の薄膜を疵つけることなく、薄膜のシート抵抗を測定することができる。
【００３０】
本発明の第２シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第１シート抵抗測定器の構成に加えて、センサヘッドは、導線がフェライトなどの磁性体に巻回されたコイルからなることを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、第１シート抵抗測定器の作用に加えて、センサヘッドがフェライトなどの磁性体にコイルを巻回した構造であることで、センサヘッドの磁束を同軸上に効率よく集中させることができ、この結果、シート抵抗検出の感度を向上させることができる。
【００３２】
しかも、フェライトとコイルとを適切に設計することにより、センサの感度を低下させることなくセンサヘッドの薄型化を図ることができる。
【００３３】
したがって、上記のようにセンサを薄型にした場合、基板の製造工程や製造装置の設計の自由度が増加する。例えば製造ライン上で不良基板を抜き取るための装置であるロボットハンドに埋め込むことができる。このように、ロボットハンドにセンサヘッドを埋め込んだ場合、製造ラインの下面に該ロボットハンドを配置することで、その上を搬送してくる基板に対してシート抵抗を測定することができる。このとき、シート抵抗が不良であると判断された場合には、迅速に基板を抜き取ることができる。
【００３４】
本発明の第３シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第２シート抵抗測定器の構成に加えて、磁性体は、コイルに接触しないように配置されていることを特徴としている。
【００３５】
一般に、磁性体にコイルが接触している場合、磁界を発生させるときにコイルに交流電流を流せば、コイルのみならず磁性体においても渦電流が流れることになる。この磁性体に流れる渦電流によりジュール熱が発生し、渦電流損が発生し、コイルにおける渦電流損に影響を与えるという問題が生じる。つまり、センサヘッドにおける渦電流損は、コイルの渦電流損に磁性体の渦電流損を加えたものとなり、薄膜のシート抵抗を正確に測定できないという問題が生じる。
【００３６】
そこで、上記の構成のように、磁性体とコイルとを接触しないようにすることで、磁界を発生させるときにコイルに交流電流を流した場合にも、磁性体に流れる渦電流を大幅に低減できる。これにより、コイルにおける渦電流損は、磁性体による渦電流損の影響を受ける割合が小さくなるので、センサヘッドにおける渦電流損からシート抵抗を正確に検出することができる。
【００３７】
本発明の第４シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第１シート抵抗測定器の構成に加えて、センサヘッドは、導線が巻回されたコイルのみからなることを特徴としている。
【００３８】
上記の構成によれば、第１シート抵抗測定器の作用に加えて、センサヘッドがコイルのみの構造であることで、フェライトコアをコイルに挿入した場合よりも温度による影響を受けにくくなり、磁界の変化量を安定して検出することができる。
【００３９】
本発明の第５シート抵抗測定器は、センサヘッドの感度アップのために、第２〜第４シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、導線が、リッツ線であることを特徴としている。
【００４０】
上記の構成によれば、第２〜第４シート抵抗測定器の何れかの作用に加えて、コイルを構成する導線がリッツ線であるので、コイルの高周波域での交流抵抗を低減させ、高周波域における表皮効果を低減させることにより該コイルの感度を良好にすることができる。
【００４１】
本発明の第６シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第１〜第５シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、シート抵抗検出手段は、センサヘッドを構成するコイルと、コンデンサとで構成された共振回路を有し、上記コイルに交流電圧が供給されることにより、上記共振回路を常時共振状態とし、上記コイルに所定の距離まで薄膜が近接したとき、このコイルが発生する磁界によって該薄膜に生じる該コイルのコイル特性変化中に含まれる渦電流損を検出し、この渦電流損を磁界の変化量として検出することを特徴としている。
【００４２】
上記の構成によれば、第１〜第５シート抵抗測定器の何れかの作用に加えて、シート抵抗検出手段は、磁界により発生する薄膜に生じるコイルのコイル特性変化中に含まれる渦電流損を検出し、この渦電流損を磁界の変化量として検出するようになっているので、磁界を直接検出する場合に比べて、簡単にシート抵抗を検出することができる。
【００４３】
これにより、共振回路において、電流の変化を測定するだけでよいので、直接シート抵抗を測定するよりも簡単に、しかも容易に薄膜のシート抵抗を検出することができる。
【００４４】
しかも、上記渦電流損は、わずかな磁界の変化によっても生じるので、シート抵抗の検出感度を向上させることができる。
【００４５】
したがって、ＩＴＯなどの高抵抗の薄膜のシート抵抗を測定する場合であっても、精度良く測定することができる。
【００４６】
このような共振回路としては、例えば第７シート抵抗測定器を用いてもよい。
【００４７】
本発明の第７シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第６シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、上記コイルとコンデンサとが直列に接続された直列共振回路からなることを特徴としている。
【００４８】
本発明の第８シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第７シート抵抗測定器の構成に加えて、コンデンサの容量を可変にしたことを特徴としている。
【００４９】
上記の構成によれば、直列共振回路におけるコンデンサの容量を可変にすることにより、コイルに印加される交流電圧による電圧差の大きさを変化させることができる。つまり、コンデンサの容量を変化させることにより、シート抵抗測定器におけるシート抵抗検出感度を調整することになる。
【００５０】
このように、コンデンサの容量を可変にすることにより、シート抵抗測定器におけるシート抵抗検出感度を目的のターゲットに応じて容易に調整することができる。
【００５１】
したがって、シート抵抗測定器におけるコイルが異なっても、コイルの特性に応じて、常に最大のシート抵抗検出感度でシート抵抗を検出することが可能となる。
【００５２】
本発明の第９シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第７あるいは第８シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、コイルに直列接続された抵抗の両端にかかる交流電圧の変化量を、渦電流による電流損失量として検出することを特徴としている。
【００５３】
上記の構成によれば、第７あるいは第８シート抵抗測定器の作用に加えて、シート抵抗検出手段は、コイルに直列接続された抵抗の両端にかかる交流電圧の変化量を、渦電流による電流損失量として検出し、渦電流による電流損失量を交流電圧変化量に変換することで、わずかな渦電流の変化であっても交流電圧に変換した場合には大きな変化量で表すことができる。これにより、高抵抗な薄膜のように電流の変化が小さい場合でも、感度良くシート抵抗を検出することができる。
【００５４】
これにより、上記の抵抗の大きさを変更することにより、該抵抗の両端にかかる交流電圧の変化量を容易に調整することができる。
【００５５】
したがって、わずかな渦電流損であっても上記抵抗の両端にかかる交流電圧の変化量を大きくすることができるので、渦電流損の小さい高抵抗な薄膜のシート抵抗の検出も精度良く行うことができる。
【００５６】
しかも、高周波交流電流計は手に入りにくく、高価なものであり入手し難いので、上述のように回路に流れる電流変化量を直列接続した抵抗Ｒ（＝１ｋΩ）の両端にかかる電圧（Ｖ＝Ｒ×Ｉ）の変化量として読み取ることで、入手し難く高価な高周波交流電流計を使用する必要がなく、比較的安価な電圧計を使用することができる。
【００５７】
本発明の第１０シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第９シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、検出した交流電圧変化量をさらに直流電圧変化量に換算することを特徴としている。
【００５８】
上記の構成によれば、第９シート抵抗測定器の作用に加えて、シート抵抗検出手段は、検出した交流電圧変化量をさらに直流電圧変化量に換算することにより、比較的安価で入手し易いデジタルボルチメータ（電圧計）を用いて読み取ることができるので、シート抵抗測定器を安価に製造することができる。
【００５９】
本発明の第１１シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第９あるいは第１０シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、コイルの共振周波数近傍の周波数域での交流電圧変化量または直流電圧変化量に基づいてシート抵抗を検出することを特徴としている。
【００６０】
上記の構成によれば、第９あるいは第１０シート抵抗測定器の作用に加えて、コイルの共振周波数近傍の周波数域での交流電圧変化量または直流電圧変化量（以下、単に電圧変化量と称する）に基づいてシート抵抗を検出することで、この電圧変化量に応じてあらかじめ作成したシート抵抗値校正直線を利用して容易にシート抵抗を測定することができる。
【００６１】
しかも、電圧変化量が大きくなれば、この電圧変化量分に含まれるシート抵抗に対応する電圧変化量の割合も大きくなり、精度良くシート抵抗の検出を行うことができる。
【００６２】
本発明の第１２シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第１１シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、上記交流電圧変化量または直流電圧変化量が最大のときの周波数をコイルの駆動周波数として設定することを特徴としている。
【００６３】
上記の構成によれば、第１１シート抵抗測定器の作用に加えて、シート抵抗検出手段は、上記交流電圧変化量または直流電圧変化量が最大のときの周波数をコイルの駆動周波数として設定することで、シート抵抗の検出精度を向上させることができる。
【００６４】
また、電圧変化量は、共振周波数から数％ずれた位置で最大となり、この時の周波数をコイルの駆動周波数として設定するのが望ましい。
【００６５】
このようにして駆動周波数が設定されたコイルを用いたシート抵抗測定器を用いれば、薄膜のシート抵抗を感度良く検出することができるので、ＩＴＯなどの高抵抗の薄膜のシート抵抗を検出することが可能となる。
【００６６】
本発明の第１３シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第６〜１２シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、シート抵抗検出手段は、上記コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値と、上記コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にあるときの交流電圧値または直流電圧値との差を算出して、この交流電圧値または直流電圧値の差に基づいて、薄膜による渦電流損を検出することを特徴としている。
【００６７】
上記の構成によれば、第６〜１２シート抵抗測定器の何れかの作用に加えて、コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値と、上記コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にあるときの交流電圧値または直流電圧値との差を算出して、この交流電圧値または直流電圧値の差に基づいて、薄膜による渦電流損を検出することで、コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にないときに生じる電圧ドリフトの影響を受けなくなる。
【００６８】
例えば、上記の交流電圧値または直流電圧値の差の算出を、以下の第１４あるいは第１５シート抵抗測定器のようなタイミングで行うことにより、長期間にわたって安定したシート抵抗の測定を可能にしている。
【００６９】
本発明の第１４シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第１３シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値の測定を、所定時間毎に行うことを特徴としている。
【００７０】
本発明の第１５シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第１３シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値の測定を、所定枚数の薄膜のシート抵抗測定終了毎に行うことを特徴としている。
【００７１】
本発明の第１６シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第６〜１５シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、コイルは、コンデンサの容量を変更して、該コイルのシート抵抗検出感度が最大となるようなコイルの駆動周波数に調整されていることを特徴としている。
【００７２】
上記の構成によれば、第６〜１５シート抵抗測定器の何れかの作用に加えて、コイルを最適な駆動周波数で駆動させることができるので、例えば、コイルの特性にバラツキがあっても、コンデンサの容量を変化させることで、常に、コイルのシート抵抗検出感度が最大となるように調整することができ、この結果、薄膜のシート抵抗を、常に感度よく測定することができる。
【００７３】
本発明の第１７シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第６〜１６シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、上記共振回路に含まれるコンデンサと抵抗は、温度特性が超精密となる素材で構成されていることを特徴としている。
【００７４】
上記の構成によれば、第６〜１６シート抵抗測定器の何れかの作用に加えて、共振回路に含まれるコンデンサと抵抗は、温度特性が超精密となる素材で構成されていることで、共振回路における電圧ドリフトを低減することができる。
【００７５】
本発明の第１８シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第１〜１７シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、センサヘッドに入力される信号を増幅する増幅回路が該センサヘッドに近接して設けられていることを特徴としている。
【００７６】
上記の構成によれば、第１〜１７シート抵抗測定器の何れかの作用に加えて、センサヘッドに近接して増幅回路が設けられることで、センサヘッドとシート抵抗検出手段とを接続するケーブルの浮遊容量に影響されずに、該センサヘッドで薄膜のシート抵抗値を安定して検出することができる。
【００７７】
また、センサヘッドは、ケーブルの浮遊容量に影響されないので、該ケーブルの長さの制限を無くすことができる。これにより、センサヘッドと該センサヘッドに高周波電力を印加するためのシート抵抗検出手段を構成するアンプとの距離を自由に設定することができるので、シート抵抗測定器の自由度が増し、既存の製造ラインに対して容易にシート抵抗測定器を設置することが可能となる。
【００７８】
本発明の第１９シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、第１〜１８シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、センサヘッドから出力される信号を増幅する増幅回路が該センサヘッドに近接して設けられていることを特徴としている。
【００７９】
上記の構成によれば、第１〜１８シート抵抗測定器の何れかの作用に加えて、センサヘッドから出力される信号を増幅する増幅回路が該センサヘッドに近接して設けられていることで、センサヘッドにて検出した信号にノイズが入り込む前に検出信号を増幅することができる。これにより、センサヘッドが検出した信号は、雑音の影響を受けることなくシート抵抗検出手段などの受信部に出力することができる。
【００８０】
この場合においても、第１８シート抵抗測定器の作用と同様に、センサヘッドは、ケーブルの浮遊容量に影響されないので、該ケーブルの長さの制限を無くすことができる。これにより、センサヘッドと該センサヘッドに高周波電力を印加するためのシート抵抗検出手段を構成するアンプとの距離を自由に設定することができるので、シート抵抗測定器の自由度が増し、既存の製造ラインに対して容易にシート抵抗測定器を設置することが可能となる。
【００８１】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について説明すれば、以下の通りである。
【００８２】
本実施の形態に係るシート抵抗測定器は、スパッタリングや真空蒸着などにより基板表面に形成された金属や合金などの薄膜（以下、金属薄膜と称する）のシート抵抗を測定する装置である。ここでは、半導体ウエハ上に形成される金属薄膜のシート抵抗をロードロック室外部において測定する場合について説明する。
【００８３】
上記シート抵抗測定器は、図１に示すように、表面に金属薄膜が形成された半導体ウエハ１０１の該金属薄膜の形成面に対向配置されたセンサヘッド１と、該センサヘッド１に高周波電力を供給すると共に該センサヘッド１からの検出信号を増幅して出力するアンプ（シート抵抗検出手段）２とを備えている。
【００８４】
上記センサヘッド１は、磁界（図中矢印）を半導体ウエハ１０１に向かって発生させ、この磁界により該半導体ウエハ１０１の金属薄膜内に渦電流を発生させるようになっている。そして、磁界変化量がアンプ２に入力されるようになっている。なお、センサヘッド１の構造の詳細については、後述する。
【００８５】
上記構成のシート抵抗測定器は、磁界を発生するセンサヘッド１と、上記センサヘッド１に対して半導体ウエハ１０１が所定の距離で配置されたとき、該センサヘッド１により発生した磁界の変化量を渦電流損に置き換えて、アンプ２により検出される。そして、このセンサヘッド１は、半導体ウエハ１０１の一方の面にのみ対向するように設けられている。
【００８６】
これにより、センサヘッド１が、半導体ウエハ１０１の一方の面にのみ対向するように設けられていることで、該半導体ウエハ１０１が製造ライン上に配置された状態で、上面あるいは下面の何れか一方側から該基板上に形成された薄膜のシート抵抗を測定することができる。
【００８７】
つまり、製造ライン上（インライン）で半導体ウエハ１０１上の薄膜のシート抵抗を測定することができるので、従来のように、シート抵抗を測定するために製造ラインから基板を抜き取る必要がなくなる。
【００８８】
したがって、センサヘッド１を既存の製造工程や製造装置に組み込むことができ、容易にインライン化を図ることができる。
【００８９】
しかも、センサヘッド１と半導体ウエハ１０１とは、半導体ウエハ１０１上の薄膜のシート抵抗を測定するときには、それぞれ所定の距離を開けて配置された状態となっているので、センサヘッド１は半導体ウエハ１０１上の薄膜に接触することなく該薄膜のシート抵抗を測定することができる。
【００９０】
したがって、センサヘッド１が半導体ウエハ１０１あるいは半導体ウエハ１０１上の薄膜を疵つけることなく、該半導体ウエハ１０１上の薄膜のシート抵抗を測定することができる。
【００９１】
このことについて、以下に詳細に述べる。
シート抵抗測定器を構成する上記アンプ２は、センサヘッド１からの検出信号をオペアンプにより１対１の増幅信号とし、この増幅信号を直流電圧実効値に換算し、この換算された直流電圧値をＡ／Ｄ変換器３に出力するようになっている。
【００９２】
上記Ａ／Ｄ変換器３は、アンプ２からの電圧値（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、このデジタル信号（Ａ／Ｄ変換値）を制御装置４に出力するようになっている。
【００９３】
上記制御装置４は、Ａ／Ｄ変換器３からのデジタル信号に基づいて半導体ウエハ１０１表面に形成されている金属薄膜のシート抵抗値を算出すると共に、このシート抵抗値を保存するようになっている。
【００９４】
上記制御装置４は、算出したシート抵抗値が予め設定した範囲になければ、現在検査中の半導体ウエハ１０１表面の金属薄膜のシート抵抗値を異常であると判断し、このシート抵抗値異常の信号をＣＩＭ工程管理システム５に出力すると共に、半導体ウエハ１０１表面に金属薄膜を形成する薄膜形成装置６に出力するようになっている。
【００９５】
上記ＣＩＭ工程管理システム５は、半導体ウエハ１０１の製造工程のみならず半導体装置全ての製造管理を行うシステムである。したがって、半導体ウエハ１０１の金属薄膜のシート抵抗が異常である場合には、シート抵抗の異常な半導体ウエハ１０１をできるだけ製造しないように、必要に応じて半導体装置の必要な箇所の製造ラインを停止させるなどの処置を行う。
【００９６】
また、薄膜形成装置６は、半導体ウエハ１０１を構成する基材としてのガラス基板上にスパッタリング法や蒸着法などにより金属薄膜を形成する装置である。したがって、半導体ウエハ１０１の金属薄膜のシート抵抗が異常である場合には、早速に金属薄膜の形成動作を停止させるようになっている。
【００９７】
以上のように、制御装置４は、半導体ウエハ１０１の金属薄膜のシート抵抗値に異常が見られる場合には、上述のようにＣＩＭ工程管理システム５および薄膜形成装置６に対して迅速に警告信号を送信するようになっているので、金属薄膜が不良である半導体ウエハ１０１の製造数を必要最小限にとどめることが可能となる。
【００９８】
また、制御装置４は、半導体ウエハ１０１表面に形成された金属薄膜のシート抵抗値を映し出すためのモニタ４ａが設けられている。これにより、制御装置４のモニタ４ａをモニタリングするだけで、監視者は半導体ウエハ１０１の金属薄膜のシート抵抗の異常を見いだすことができる。
【００９９】
したがって、監視者は、制御装置４のモニタ４ａによりシート抵抗の異常を発見した場合には、半導体ウエハ１０１の金属薄膜のシート抵抗が正常になるように、迅速にＣＩＭ工程管理システム５および薄膜形成装置６を操作することで、金属薄膜が不良である半導体ウエハ１０１の製造数を必要最小限にとどめることが可能となる。
【０１００】
また、制御装置４に設けられたモニタ４ａには、後述するコイル温度の変化や他の金属薄膜に関する種々の情報が表示される。これにより、監視者は、制御装置４のモニタ４ａを見ながら種々の設定を行いながら、半導体ウエハ１０１の金属薄膜の膜質を管理することができる。
【０１０１】
ここで、上記のシート抵抗測定器によるシート抵抗値の検出原理について、図２を参照しながら以下に説明する。
【０１０２】
センサヘッド１は、図２に示すように、円柱状のフェライトコア１１と、このフェライトコア１１の周りに巻回されたコイル１２とで構成されている。
【０１０３】
また、アンプ２は、上記コイル１２に接続された高周波発振回路１３と、該高周波発振回路１３からの変調波から必要な信号波（電圧値）を分離する検波回路１４とで構成されている。
【０１０４】
上記コイル１２は、高周波発振回路１３から高周波電力が供給されると、半導体ウエハ１０１表面の金属薄膜１５に向かって磁力線１６を生じさせ、該金属薄膜１５内に渦電流１７を生じさせる。このとき、金属薄膜１５内に発生した渦電流１７がジュール熱となって失われ、コイル１２を介して高周波発振回路１３に入力される高周波電力が変化する。
【０１０５】
つまり、高周波発振回路１３では、コイル１２に出力した高周波電力と該コイル１２から戻った高周波電力とが金属薄膜１５上で発生した渦電流１７により変化する。この渦電流１７の大きさは、シート抵抗値の測定の対象となる金属薄膜１５とセンサヘッド１との距離、該センサヘッド１の大きさ、金属薄膜１５の材質によって決定される。この渦電流１７の大きさに相関して高周波電力が変化する。
【０１０６】
上記の高周波電力の変化は、高周波発振回路１３から変調波として検波回路１４に入力され、該検波回路１４にて上記変調波から信号波を分離する。この信号波は電圧値に変換され、図１に示したように、Ａ／Ｄ変換器３に入力される。
【０１０７】
上記構成のシート抵抗測定器は、図１および図２に示すように、センサヘッド１を、半導体ウエハ１０１表面に形成された金属薄膜１５に対して所定の距離を保って、片側（図では金属薄膜１５の形成面側）に配置し、この状態、すなわちセンサヘッド１が金属薄膜１５に接触しない非接触状態で該金属薄膜１５のシート抵抗値を測定するようになっている。
【０１０８】
したがって、センサヘッド１を半導体ウエハ１０１の搬送ステージに固定して、インラインで半導体ウエハ１０１上の金属薄膜１５のシート抵抗値を測定することができる。
【０１０９】
これにより、半導体ウエハ１０１上の金属薄膜のシート抵抗を測定する場合、半導体ウエハ１０１を製造ラインから抜き取って、別の場所でシート抵抗を測定する必要がなくなる。
【０１１０】
したがって、全ての半導体ウエハ１０１に対してシート抵抗を測定するための時間を短縮することができ、この結果、作業効率の向上を図ることができる。
【０１１１】
しかも、製造ラインを流れる半導体ウエハ１０１の全てに対して金属薄膜のシート抵抗を測定するようになっているので、従来のように、作業効率の向上のために、所定の枚数毎に一枚の割合で半導体ウエハ１０１のシート抵抗を測定する場合に比べて、検査済の半導体ウエハ１０１の歩留りを向上させることができる。
【０１１２】
このように、インラインで半導体ウエハ１０１の金属薄膜のシート抵抗を測定することができるので、測定したシート抵抗値が異常であると判定されたとき、迅速に、ＣＩＭ工程管理システム５および薄膜形成装置６に異常を知らせることができ、この結果、半導体ウエハ１０１の金属薄膜の膜質管理を迅速に、しかも適正に行うことができる。
【０１１３】
また、半導体ウエハ１０１が大きなガラス基板で構成されたものであっても、インラインで金属薄膜のシート抵抗を測定することができるので、半導体ウエハ１０１を抜き取って搬送する場合に生じるような破損や作業効率の低下を防止することができる。
【０１１４】
さらに、既存の製造ラインを使用して半導体ウエハ１０１を製造することができるので、シート抵抗を測定するために新たな製造ラインを設計し直す必要がなくなる。
【０１１５】
以上のように、本実施の形態に係るシート抵抗測定器は、半導体ウエハ１０１上の金属薄膜に渦電流を生じさせて、該金属薄膜のシート抵抗を測定するものであるので、以降、シート抵抗測定器を渦電流式シート抵抗測定器と称して説明する。
【０１１６】
また、本実施の形態では、上記の渦電流式シート抵抗測定器として、薄膜とセンサ部との距離を測定する距離センサを用いている。この距離センサをどのような条件で渦電流式シート抵抗測定器に適用しているかについて図３および図４を参照しながら以下に説明する。
【０１１７】
上記距離センサは、センサヘッドと薄膜との距離を変化させたときに得られる電圧値に基づいて該距離を測定するものである。なお、距離センサを渦電流式シート抵抗測定器として使用する場合、検出感度などの関係から検査対象となる薄膜はＡｌ、Ｔａなどの低抵抗金属薄膜に限定される。
【０１１８】
図３に示すグラフは、薄膜としてＴａＮ／Ｔａの積層薄膜およびＴａＮ／Ｔａ／ＴａＮの積層薄膜に対する測定高さ（ｍｍ）と電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
【０１１９】
上記グラフにおいて、試料Ａ１とＡ２は、ＴａＮ／Ｔａの積層薄膜を示し、試料Ｂ１〜Ｂ３は、ＴａＮ／Ｔａ／ＴａＮの積層薄膜を示している。上記試料Ａ１とＡ２は、それぞれの膜厚は同じで、それぞれのシート抵抗値が異なっている。また、上記試料Ｂ１〜Ｂ３は、それぞれの膜厚は同じでシート抵抗値が異なっている。上記のグラフを作成する際に使用された各試料Ａ１，Ａ２，Ｂ１〜Ｂ３のシート抵抗値および膜厚について、以下の表１に示す。
【０１２０】
【表１】
0003603996.tif 000002
【０１２１】
また、図３に示すグラフにおいて、上記の測定高さは、例えば図２に示すようなセンサヘッド１と金属薄膜１５とのギャップを示す。また、電圧は、各測定高さにおけるセンサヘッド１で検出した電圧を示す。つまり、センサヘッド１により検出された信号から得られる電圧値により、測定高さ、すなわちセンサヘッド１から金属薄膜１５までの距離が分かるようになっている。
【０１２２】
図３に示すグラフでは、測定高さが２ｍｍ以内のときに電圧値に対してほぼリニアリティが得られることが分かる。つまり、測定高さを２ｍｍ以内に保った状態で、測定対象となる金属薄膜１５に対して渦電流を発生させるようにすれば、このとき検出される電圧値がシート抵抗値に対して相関を有する比例関係を得ることができる。
【０１２３】
そこで、本実施の形態に係る渦電流式シート抵抗測定器では、上述した距離センサを用いた場合、センサヘッド１と金属薄膜１５とのギャップを１．５ｍｍにし、半導体ウエハ１０１表面に形成されたＴａＮ／Ｔａ／ＴａＮの積層薄膜のシート抵抗値を測定する。このとき、センサヘッド１により検出された電圧値は、図４に示すグラフのシート抵抗値校正直線に挿入され、これにより、金属薄膜１５のシート抵抗値を算出するものとする。
【０１２４】
図４に示すグラフのシート抵抗値校正直線は、表１に示す５種類の試料Ａ１，Ａ２，Ｂ１〜Ｂ３の金属薄膜を４探針シート抵抗測定法で測定して得られたシート抵抗値（４探針シート抵抗値（Ω／□））と、同じ５種類の金属薄膜をセンサヘッド１により測定して得られた出力（Ｖ）とに基づいて作成されたものである。
【０１２５】
上記グラフにおいて、得られたシート抵抗値校正直線は、Ｙ＝０．４８３５Ｘ＋６．９４８で表される。ここで、Ｘはシート抵抗値、Ｙはセンサヘッド１により測定された出力電圧を示す。なお、図４に示すグラフの検出精度は±１．１９％とする。
【０１２６】
したがって、上記構成の渦電流式シート抵抗測定器により得られた電圧をＹとし、図４に示すグラフのシート抵抗値校正直線を示す式に入力することにより、被測定物としての金属薄膜１５のシート抵抗値Ｘを求めることができる。
【０１２７】
このとき、金属薄膜１５のシート抵抗値が所定の範囲内に収まるようにするには、予めセンサヘッド１により得られる電圧に上限値・下限値を設定し、この電圧が設定値を超えた場合、すなわちシート抵抗値が所定の範囲を超えた場合にエラー信号（警告信号）を生成する。この処理は、図１に示す制御装置４、ＣＩＭ工程管理システム５および薄膜形成装置６にて行われる。
【０１２８】
ここで、半導体ウエハ１０１上の金属薄膜１５のシート抵抗値が異常である場合の処理について簡単に説明する。
【０１２９】
まず、制御装置４は、シート抵抗値が所定の範囲を越えている場合に、ＣＩＭ工程管理システム５および薄膜形成装置６に警告信号を出力する。
【０１３０】
次に、警告信号が入力されたＣＩＭ工程管理システム５および薄膜形成装置６は、半導体ウエハ１０１上に形成される金属薄膜１５のシート抵抗値が正常な値、すなわち所望する値になるように、金属薄膜１５の膜厚などの制御を行う。
【０１３１】
以上のことから、センサヘッド１を半導体ウエハ１０１の搬送ステージ（図示せず）の下に埋め込みインライン化を図った場合、上記搬送ステージにて搬送されている半導体ウエハ１０１を取り出すことなく金属薄膜１５のシート抵抗値の測定が可能となる。
【０１３２】
この場合、半導体ウエハ１０１上に形成された金属薄膜１５のシート抵抗値に異常、すなわち所定の範囲を越えたときには、制御装置４が警告信号をＣＩＭ工程管理システム５および薄膜形成装置６にすぐに送信することができるので、トラブル対応・成膜条件変更を迅速に行うことができ、この結果、半導体ウエハ１０１の歩留りの向上を図ることができる。
【０１３３】
ところで、半導体ウエハ１０１の製造ラインにおいて、例えば金属薄膜１５のシート抵抗値が所定の範囲を越えた場合には、該金属薄膜１５が形成された半導体ウエハ１０１を取り除く必要がある。この場合には、通常、ロボットハンドなどを用いて製造ラインから該当する半導体ウエハ１０１を取り除いている。
【０１３４】
しかしながら、シート抵抗値が不良であると判定された半導体ウエハ１０１を製造ラインから迅速に取り除くには、該当する半導体ウエハ１０１とロボットハンドとの距離をできるだけ近づける必要がある。そこで、ロボットハンドにセンサヘッド１を取り付けてシート抵抗検出を行うことが考えられている。
【０１３５】
このように、センサヘッド１をロボットハンドに取り付ける場合、ロボットハンドが半導体ウエハ１０１を運ぶときに邪魔にならないように、センサヘッド１を該ロボットハンドに埋め込む必要がある。つまり、センサヘッド１の厚みをロボットハンドの厚みよりも薄くする必要がある。例えば、ロボットハンドの厚みが８ｍｍであれば、センサヘッド１の厚みを８ｍｍ以内にする。
【０１３６】
ところが、本実施の形態に係る渦電流式シート抵抗測定器は、上述したように、既存の距離センサを用いている。このセンサヘッド１は、図５に示すように、略円柱状であり厚みが約３５ｍｍあり、既存の製造ラインに配置されたロボットハンドに取り付けるには厚過ぎる。
【０１３７】
そこで、下記の実施の形態２では、ロボットハンドに埋め込み可能な薄型のセンサヘッドについて説明する。
【０１３８】
〔実施の形態２〕
本実施の形態に係る渦電流式シート抵抗測定器は、図６に示すように、薄型化を図ったセンサヘッド２１を有している。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、前記実施の形態１で示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１３９】
上記センサヘッド２１は、図７に示すように、ロボットハンド３１の半導体ウエハ１０１を保持するためのハンド部３１ａに埋め込まれて使用される。
【０１４０】
上記ハンド部３１ａは、略Ｕ字形状となっており、表面に半導体ウエハ１０１を吸着保持するための吸着パッド３２が４個設けられている。なお、吸着パッド３２の個数は特に限定するものではない。
【０１４１】
上記センサヘッド２１は、半導体ウエハ１０１に対して非接触でシート抵抗値を測定するものであるので、その厚みは少なくとも、ハンド部３１ａの厚みと吸着パッド３２の厚みとを加えたものよりも薄くする必要がある。
【０１４２】
また、半導体ウエハ１０１がハンド部３１ａにより吸着保持されるとき、該吸着パッド３２近傍では、半導体ウエハ１０１とハンド部３１ａとの距離が該半導体ウエハ１０１の反りなどの変形に影響されない。したがって、センサヘッド２１は、ハンド部３１ａ上の吸着パッド３２に近接して設けるのが好ましい。
【０１４３】
ここで、上記のセンサヘッド２１の詳細な構造について以下に説明する。
【０１４４】
上記センサヘッド２１は、図６に示すように、センサ部分を覆うための薄型の略円柱状のセンサカバー２２を有している。
【０１４５】
上記センサカバー２２の外周縁部近傍に、ネジなどの締結部材を貫通させる複数の貫通孔２２ａ…が形成されている。これにより、センサヘッド２１は、ロボットハンド３１に埋め込んだときに、センサカバー２２に形成された貫通孔２２ａを介してネジなどにより該ロボットハンド３１に固定できるようになっている。センサヘッド２１のロボットハンド３１への取付の詳細については後述する。
【０１４６】
また、上記センサカバー２２の中央部には、略円筒形状のセンサ収納部２２ｂが形成されている。このセンサ収納部２２ｂ内部には、図８に示すように、センサ部分としてのフェライトコア２４とコイル２５とが収納され、センサ収納部２２ｂ上部には、フェライトコア２４およびコイル２５を覆うためのカバー蓋２３が着脱自在に配置されている。
【０１４７】
上記コイル２５は、導線がフェライトコア２４の周囲に巻回されたものであり、センサ部分を構成している。コイルにおける導線の巻数、導線の線径、コイルの外形などは、測定する金属薄膜１５の種類などに応じて適宜設定されるものとする。
【０１４８】
本実施の形態では、製造ラインで使用されているロボットハンドの厚みを約８ｍｍとし、このロボットハンド３１に埋め込み可能なようなセンサヘッド２１が設計される。
【０１４９】
すなわち、上記コイル２５のコイル外形サイズを外径３０ｍｍ×内径２６ｍｍ×厚さ５ｍｍ、インダクタンス０．９ｍＨとし、フェライトコア２４の外形サイズを外形２４ｍｍ×厚さ５ｍｍとしている。これにより、本実施の形態のセンサヘッド２１は、センサカバー２２の厚みなどを考慮して厚み約７ｍｍに設計されたことになる。
【０１５０】
したがって、上記のように形成されたセンサヘッド２１は、厚み８ｍｍのロボットハンド３１に埋め込むことが可能となる。ちなみに、このセンサヘッド２１の厚みは、前記実施の形態１で説明した図５に示すセンサヘッド１の厚みの約１／５である。
【０１５１】
上記のセンサヘッド２１は、図９に示すように、磁力線１６がセンサカバー２２のセンサ収納部２２ｂ上部に配置されたカバー蓋２３に向かって形成されるようになっている。
【０１５２】
したがって、上記センサヘッド２１は、図１０に示すように、半導体ウエハ１０１の背面側、すなわち半導体ウエハ１０１の金属薄膜１５形成面とは反対側から該金属薄膜１５のシート抵抗値を測定するようになっている。なお、センサヘッド２１により検出された信号は、前記実施の形態１と同様に、アンプ２、Ａ／Ｄ変換器３、制御装置４に入力され、制御装置４にて半導体ウエハ１０１上の金属薄膜１５のシート抵抗値が異常であると判断された場合には、該制御装置４からＣＩＭ工程管理システム５および薄膜形成装置６に異常を示す警告信号が出力される。
【０１５３】
上記構成のセンサヘッド２１におけるシート抵抗値の検出特性は、図１１に示すようなグラフとなる。
【０１５４】
図１１に示すグラフは、９種類の試料である金属薄膜を４探針シート抵抗測定法で測定して得られたシート抵抗値と、同じ９種類の金属薄膜をセンサヘッド２１により測定して得られた出力電圧とに基づいて作成されたシート抵抗値校正直線である。ここで、出力電圧をＹ、シート抵抗値をＸとすると、上記シート抵抗値校正直線はＹ＝１．２１２６Ｘ＋４．０１０３で表される。
【０１５５】
したがって、センサヘッド２１を含む本実施の形態に係る渦電流式シート抵抗測定器により得られた出力電圧Ｙを上記のシート抵抗値校正直線に入力すれば、シート抵抗値Ｘを求めることができる。
【０１５６】
また、本実施の形態に係る渦電流式シート抵抗測定器では、図１１に示すシート抵抗値校正直線の傾きから、前記実施の形態１に係る渦電流式シート抵抗測定器の約３倍の検出感度となっていることが分かる。つまり、図４に示すシート抵抗値校正直線の傾きが０．４８３５であるのに対して、図１１に示すシート抵抗値校正直線の傾きが１．２１２６である。
【０１５７】
したがって、本実施の形態に係るセンサヘッド２１を用いれば、ＡｌやＴａなどの低抵抗金属薄膜よりも抵抗の高い薄膜についてもそのシート抵抗値を検出することが可能となる。
【０１５８】
以上のことから、上記のセンサヘッド２１は、実施の形態１のセンサヘッド１に比べて、検出感度を低下させることなく薄型化が図られており、この結果、センサヘッド２１をロボットハンド３１に埋め込んで使用することが可能となる。
【０１５９】
これにより、製造ラインを搬送されている半導体ウエハ１０１に対して形成された金属薄膜１５のシート抵抗値が異常であるか否かの判定をロボットハンド３１上で行うようになるので、シート抵抗値が異常であると判定された半導体ウエハ１０１をロボットハンド３１により迅速に取り除くことができる。
【０１６０】
したがって、製造ラインの半導体ウエハ１０１が最終的に到達する領域である最終段にシート抵抗値が異常である半導体ウエハ１０１を搬送することがなくなり、正常なシート抵抗値の半導体ウエハ１０１のみを搬送することができ、この結果、半導体ウエハ１０１の良否の判別をシート抵抗値の検出場所以外で行う必要がなくなり、作業効率の向上を図ることができる。
【０１６１】
ところで、一般にコイルのみよりも中心にフェライトコアを挿入した構成のセンサヘッドの方がフェライトコアが挿入されていないセンサヘッドに比べて感度が高くなる。これは、フェライトコアをコイル中心に挿入することにより、磁束をコイルの中心の同軸上に効率良く集中させることができるからである。
【０１６２】
したがって、本実施の形態においても、磁束を同軸上に効率よく集中させることによりセンサヘッド２１の感度を向上させるために、コイル２５にフェライトコア２４を挿入した構成とした。しかしながら、以下のような問題が生じる虞がある。
【０１６３】
例えば、センサヘッド２１の感度を向上させるために、コイル２５に供給する電力を高周波側にする必要がある。しかしながら、このようにコイル２５に供給する電力を高周波側にすると、該コイル２５の温度が上昇し、出力電圧がドリフトするようになる。
【０１６４】
つまり、インラインにてセンサヘッド２１を稼動させるとフェライトコア２４とコイル２５とにおいて温度変化が発生し、検出された出力電圧がドリフトするようになり、この結果、シート抵抗値が不安定な値となる。このため、温度変化に伴ってシート抵抗値の校正作業が必要となるので、シート抵抗値の検出に係る作業効率の低下を招くなどの問題が生じる。
【０１６５】
これは、導電性を有するコア材に巻回されたコイルに交流電流を流すと、図２７に示すように、コイルの他にコアにも渦電流が流れる。この渦電流がコアの電気抵抗とで発熱し、損失が生じる。このため、損失が少なく、導電性が悪く、しかも透磁率が高いコア材を選定する必要がある。
【０１６６】
そこで、コア材とコイルとを直接接触しないように構成することで、ある程度渦電流損を低減することができる。具体的には、コアを薄い絶縁板で絶縁したり、ダストコアを使用するなどの方法がある。
【０１６７】
本実施の形態では、磁性体であるコア材を、コイルに接触しないように配置するようにしている。
【０１６８】
これにより、磁性体とコイルとを接触しないようにすることで、磁界を発生させるときにコイルに交流電流を流した場合にも、磁性体に流れる渦電流を大幅に低減できる。これにより、コイルにおける渦電流損は、磁性体による渦電流損の影響を受ける割合が小さくなるので、センサヘッドにおける渦電流損からシート抵抗を正確に検出することができる。
【０１６９】
また、出力電圧のドリフトを防止し、シート抵抗値を安定な値にするために、フェライトコアをなくしたコアレス方式のセンサヘッドにすればよい。すなわち、銅線を巻回したコイルのみを用いたセンサヘッドにすればよい。
【０１７０】
以下の実施の形態３では、コアレス方式のセンサヘッドについて説明する。
【０１７１】
〔実施の形態３〕
本実施の形態に係る渦電流式シート抵抗測定器は、図１２に示すように、コアレス方式のセンサヘッド４１を有している。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、前記実施の形態１および２の部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付記し、その説明は省略する。
【０１７２】
上記センサヘッド４１は、前記実施の形態１で説明したアンプ２内の高周波発振回路１３に接続されたコイル４２のみからなっている。したがって、センサヘッド４１によって半導体ウエハ１０１上の金属薄膜１５に渦電流１７が生じる機構は、前記実施の形態１と同じなので、その説明は省略する。
【０１７３】
上記コイル４２は、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、銅線などの導線４３を巻回して構成されている。
【０１７４】
ところで、上記構成のセンサヘッド４１は、コアレス方式となっているので、コアがコイルに挿入されている前記実施の形態２におけるセンサヘッド２１に比べて感度の低下が認められる。このため、上記コイル４２には、より高周波側の高周波電力を供給することにより、センサヘッド４１の感度を向上させるようにしている。
【０１７５】
これにより、コアレス方式のセンサヘッド４１においても、前記実施の形態２のセンサヘッド２１と同様の検出感度を有するようになる。
【０１７６】
しかも、コアレス方式であることから出力電圧の温度特性がよくなり、出力電圧のドリフトがなくなり、シート抵抗値を安定して検出することができる。したがって、温度変化に伴うシート抵抗値の校正作業が必要でなくなるので、シート抵抗値の検出に係る作業効率の低下を防止することができる。
【０１７７】
また、上記のように、センサヘッド４１をコアレス式とすることで、フェライトコアの厚みなどの影響を受けにくくなり、より薄いセンサヘッド４１を設計することが可能となる。
【０１７８】
また、コイル４２を巻回するだけでセンサヘッド４１を構成することができるので、既存の製造ラインの形状などに合わせて自由に設計することができる。しかも、フェライトコアを使用しないことから、センサヘッド４１の製造にかかる費用を大幅に低減できる。
【０１７９】
ところで、上記コイル４２は、図１４（ａ）に示すように、単線の導線４３を巻回した構造となっているので、印加する高周波電力が高周波域になるほどコイル４２の交流抵抗が増加し、導線４３の周囲にだけ電流が流れる現象、所謂表皮効果が発生する。このため、単線の導線４３を巻回したコイル４２を用いたセンサヘッド４１では、感度の向上に限界がある。
【０１８０】
そこで、単線の導線４３の代わりに、図１４（ｂ）に示すように、細い銅線４４を複数本捩じり合わせたより線（以下、リッツ線と称する）４５を用いることが考えられる。この場合、高周波域では、各々の銅線４４では表皮効果が生じるものの、各銅線４４が捩じり合わされているので、リッツ線４５において電流は効率よく流れる。つまり、リッツ線４５を用いたコイル４２では、高周波域における交流抵抗を低減させ、高周波域における表皮効果を低減させることにより、コイル４２の感度を向上させることができる。
【０１８１】
なお、図１４（ａ）（ｂ）は、図１３（ｂ）で示したコイル４２の要部Ｂの拡大図である。
【０１８２】
上記の構成において、コアレス式のセンサヘッド４１として、リッツ線４５を巻回してコイル４２とした場合、高周波域にて安定してシート抵抗を測定することができるので、シート抵抗値の検出感度の向上を図ることができる。これにより、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などのような高抵抗の薄膜のシート抵抗を測定することが可能となる。
【０１８３】
以上説明した３つの実施の形態のうち、実施の形態１と２とにおいて使用されるアンプ２は、全て既存の距離センサで使用されたものを用いた。したがって、渦電流式シート抵抗測定器における感度の向上には限界がある。
【０１８４】
そこで、渦電流式シート抵抗測定器の感度向上が図れるアンプおよびコイルを見いだす方法（アンプ検出方法およびコイル評価方法）について以下に説明する。
【０１８５】
始めに、渦電流式シート抵抗測定器に備えられたセンサヘッドのコイルの評価方法および該コイルに接続されたアンプの検出方法について説明し、続いて、上記コイルの評価方法およびアンプの検出方法に用いた回路を渦電流式シート抵抗測定器に適用した場合について説明する。
【０１８６】
まず、センサヘッドのコイル評価およびコイルに接続されたアンプの検出方法について説明する。この説明では、上記渦電流式シート抵抗測定器の等価回路として、図１５に示す共振回路を用いる。
【０１８７】
上記共振回路は、図１５に示すように、コイル５１、コンデンサＣ、抵抗Ｒ１、および電源Ｅが直列に接続された構成の直列共振回路である。
【０１８８】
上記コンデンサＣは、その容量を切り替え可能な可変コンデンサを使用する。なお、実際に、アンプとして用いる場合には、測定する対象物のシート抵抗値が設定されるので、コンデンサＣの容量は固定する。
【０１８９】
さらに、上記共振回路には、抵抗Ｒ１に流れる電流の変化量を電圧として検出するための電圧計５２が設けられている。
【０１９０】
上記電圧計５２は、抵抗Ｒ１の両端（Ｘ１点、Ｘ２点）での電位差を測定するものである。なお、生の渦電流損失分の高周波交流電流を直接測定するのが望ましいが、不可能に近いため、上述のように抵抗Ｒ１を設置し、Ｖ＝Ｒ・Ｉの式から算出している。
【０１９１】
上記構成の共振回路では、Ｘ１点とＸ２点との間に流れる電流が小さくても、このＸ１点とＸ２点との間に抵抗Ｒ１を接続することで、該Ｘ１点とＸ２点との間に比較的大きな電位差を生じさせることができる。これにより、渦電流損に対応するわずかな電流でも電圧に変換して検出することが可能となる。
【０１９２】
また、Ｘ１点とＸ２点との間に流れる電流を検出するために電流計を用いる場合には、わずかな電流をも検出可能な電流計を用いる必要がある。このような電流計は非常に高価であり、シート抵抗測定器の製造に係る費用を大幅に増大させる。
【０１９３】
しかしながら、上述のように、Ｘ１点とＸ２点との間に流れる電流を電圧に変換した場合、わずかな電流であってもその電圧値は大きな値を示し、比較的感度の低い電圧計を用いても検出可能となる。
【０１９４】
したがって、本実施の形態のように、共振回路において電圧計５２を用いることで、電流計を用いた場合よりもシート抵抗測定器の製造に係る費用を大幅に低減することができる。
【０１９５】
しかも、わずかな電流であっても変換される電圧値が抵抗Ｒ１の値によって比較的大きな値を示すようにできるので、敏感に反応するようになる。
【０１９６】
したがって、ＩＴＯなどの高抵抗の薄膜のシート抵抗を測定する場合であっても、精度良く測定することができる。
【０１９７】
また、電圧測定に測定計として信頼のおけるオシロスコープを用いても、オシロスコープ自体の容量、プローブの容量が付加されるため、それらの容量の影響が発生する。そこで、本発明では、得られた交流電圧値を即座にアンプ内で高周波域対応（２ＭＨｚ）の直流電圧実効値に換算するＩＣを使用するようにしているので、通常の安価な電圧計においても測定計自身の浮遊容量などの影響を受けない電圧を検出することを可能にしている。
【０１９８】
上記の共振回路では、金属薄膜１５がコイル５１に近づくことにより相互電磁誘導現象が発生し、共振回路全体のＱが減少し、該共振回路の電力の損失が生じる。このとき、金属薄膜１５とコイル５１との距離は一定とする。
【０１９９】
上記コイル５１の抵抗は内部抵抗ｒだけであると考えられるので、上記コイル５１に金属薄膜１５が近づいた場合、該金属薄膜１５の金属膜抵抗Ｒと内部抵抗ｒは並列状態となると考えられる。このような状態では、コイル５１の共振特性が全体的に下がる。
【０２００】
このように、渦電流式シート抵抗測定器に上述した共振回路の原理を用いれば、金属薄膜１５がコイル５１に近づくことにより共振回路に生じる電力の損失のうち、数％量の渦電流損失の変化量を読み取り、校正用サンプル基準値のシート抵抗値と相関をとって校正直線を求め、この校正直線から測定電圧変化量をシート抵抗値に換算することでわずかな薄膜の膜質変化を検出することができる。
【０２０１】
例えばコイル５１にシート抵抗値の異なる薄膜Ａと薄膜Ｂとがある一定距離近づいたときの電圧Ｖ0 と、コイル５１になにも近づかない状態のときの電圧ＶPと、駆動周波数（ｋＨｚ）との関係を調べた場合、図１６に示すようなグラフとなった。
【０２０２】
図１６に示すグラフから、薄膜Ａと薄膜Ｂとがコイル５１に近づいたときのほうが電圧値が下がり、特性が変化していることがわかる。
【０２０３】
したがって、コイル５１にシート抵抗値の異なる薄膜Ａと薄膜Ｂとが近づいたときの電圧Ｖ0 （図中の点線）と、コイル５１になにも近づかない状態のときの電圧ＶPとの差、すなわちΔＶ＝ＶP −Ｖ0 は、おのおの電圧値のピークに対応する共振周波数よりも数％ずれた位置で最大となる。このときの最大ΔＶをそのコイル５１における駆動周波数として設定する。上記のΔＶはセンサ感度を示すことになる。つまり、ΔＶが大きいほどセンサ感度が高いことを示している。
【０２０４】
上述したように、ΔＶは、共振周波数から数％ずれた位置で最大となり、この時の共振周波数をコイル５１の駆動周波数として設定するのが望ましいが、これに限定するものではなく、シート抵抗測定を適切に検出し得る値であればよい。
【０２０５】
この場合、コイル５１の駆動周波数を薄膜の種類（膜種）毎に設定することが考えられる。ここで、膜種毎のシート抵抗値と最適な駆動周波数との関係を以下の表２に示す。
【０２０６】
【表２】
0003603996.tif 000003
【０２０７】
表２で示すように、薄膜の種類毎にコイル５１の最適な駆動周波数を設定すればよい。
【０２０８】
このようにして駆動周波数が設定されたコイル５１を用いた渦電流式シート抵抗測定器を用いれば、薄膜のシート抵抗値を感度良く検出することができるので、ＩＴＯなどの高抵抗の薄膜のシート抵抗値を検出することが可能となる。
【０２０９】
一般に、共振回路では、コンデンサＣの容量が変化することにより、コイル５１の共振特性を示す共振周波数が変化する。例えば、図１５に示す共振回路における共振周波数とコンデンサＣの容量との関係は、図１７に示すグラフのようになる。
【０２１０】
図１７に示すグラフから、コンデンサＣの容量が小さくなるほど共振周波数が高くなることがわかる。
【０２１１】
したがって、シート抵抗測定器に共振回路を用いた場合、コイル５１は、コンデンサＣの容量を変更して、該コイル５１のシート抵抗検出感度が最大となるようなコイル５１の駆動周波数に調整すればよい。このとき、コイル５１の駆動周波数は、薄膜の種類毎に最適な駆動周波数（例えば表２）となるように、コンデンサＣの容量を変更すればよい。
【０２１２】
ここで、２種類のコイルにおけるコンデンサＣの容量を可変にした場合の駆動周波数と抵抗Ｒ１にかかる電圧との関係を示した共振特性グラフを図１８および図１９に示す。なお、各グラフで示したΔＶは、それぞれのコンデンサＣの容量における最大値を示している。
【０２１３】
図１８に示すグラフは、０．０７ｍｍの銅線を巻回したコアレスの単線コイルを使用した場合の結果を示している。
【０２１４】
図１９に示すグラフは、０．０７ｍｍの銅線を４０本捩じり合わせたリッツ線を巻回したコアレスのリッツ線コイルを使用した場合の結果を示している。
【０２１５】
図１８および図１９に示すグラフから、単線コイルおよびリッツ線コイルの何れの場合も、コンデンサＣの容量が小さいほど電圧値のピークに対応する共振周波数は高くなり、且つΔＶが大きくなっていることがわかる。したがって、共振周波数が高周波になる程シート抵抗値の検出感度が向上することがわかる。
【０２１６】
しかしながら、コンデンサＣの容量が同じ場合、リッツ線コイルのほうが単線コイルよりもΔＶが大きくなっていることがわかる。例えば、共振周波数が８００ｋＨｚ付近において、単線コイルでは、ΔＶが０．１２９であるのに対して、リッツ線コイルでは、ΔＶが０．５３７となり、リッツ線コイルのシート抵抗値の検出感度は単線コイルのシート抵抗値の検出感度の約４倍となっていることがわかる。
【０２１７】
つまり、リッツ線コイルは、単線コイルに比べて、高周波電力の損失が少なく、交流抵抗も小さくなるため、該リッツ線コイルを使用した共振回路において同一共振周波数でのΔＶが大きくなる。したがって、リッツ線コイルによれば、単線コイルで構成される渦電流式シート抵抗測定器よりも高感度な渦電流式シート抵抗測定器を構成することが可能となる。
【０２１８】
一般に、共振回路において共振周波数が８００ｋＨｚ以上の高周波域の場合、回路内の温度上昇のためにコイルの温度ドリフトが生じ、共振回路における負担、すなわち電源Ｅなどを構成するアンプの負担が高くなると共に、安定性に問題が生じる。また、高周波域の負担を低減するためには、より高性能なアンプを使用する必要があるので、アンプのコストが増大する。
【０２１９】
このため、共振周波数が高周波域の場合、できるだけ各種薄膜の膜質におけるシート抵抗の検出条件のマージンを考慮し、測定対象となる薄膜にあった検出感度にて渦電流式シート抵抗測定器の駆動周波数（共振周波数）を決定する必要がある。
【０２２０】
一方、共振回路において共振周波数が８００ｋＨｚよりも小さい低周波域の場合、コイルの温度ドリフトが小さくなるので、アンプ、コイルとも安定する。
【０２２１】
次に、上述のようにセンサヘッドのコイルの評価方法および該コイルに接続されたアンプの検出方法によって設定された直列共振回路を渦電流式シート抵抗測定器に適用した場合について説明する。
【０２２２】
ここでは、リッツ線コイルをセンサヘッドとした渦電流式シート抵抗測定器について説明する。上記の渦電流式シート抵抗測定器におけるシート抵抗値の検出特性は、図２０および図２１に示すようなグラフとなる。なお、図２０および図２１では、出力電圧として感度を示すΔＶを用いている。
【０２２３】
図２０に示すグラフは、Ｔａ薄膜のシート抵抗値を測定した場合のグラフであり、具体的には、共振周波数が３８０ｋＨｚ付近の領域で直列共振するように条件を設定した感度（ΔＶ）で、半導体基板としての液晶基板上に形成されたＴａ薄膜の成膜のシート抵抗基準の０．８Ω／□の±５％以内を検出可能であることを示したものである。
【０２２４】
つまり、図２０に示すグラフでは、シート抵抗値の異なる幾つかのＴａ薄膜を４探針シート抵抗測定法で測定して得られたシート抵抗値と、同じＴａ薄膜を上記渦電流式シート抵抗測定器により測定して得られた出力電圧のΔＶ（感度）とに基づいて作成されたシート抵抗値校正直線である。ここで、ΔＶをＹ、シート抵抗値をＸとすると、上記シート抵抗値校正直線はＹ＝−０．２５５９Ｘ＋０．９２３５で表される。
【０２２５】
また、図２１に示すグラフは、ＩＴＯ膜のシート抵抗値を測定した場合のグラフであり、具体的には、共振周波数が８２０ｋＨｚ付近の領域で直列共振するように条件を設定した感度（ΔＶ）で、液晶基板のカラーフィルタ側に形成されたＩＴＯ膜の成膜のシート抵抗基準１５〜２０Ω／□の±９．５％以内のものを検出可能であることを示したものである。
【０２２６】
つまり、図２１に示すグラフでは、シート抵抗値の異なる幾つかのＩＴＯ膜を４探針シート抵抗測定法で測定して得られたシート抵抗値と、同じＩＴＯ膜を上記渦電流式シート抵抗測定器により測定して得られた出力電圧のΔＶ（感度）とに基づいて作成されたシート抵抗値校正直線である。ここで、ΔＶをＹ、シート抵抗値をＸとすると、上記シート抵抗値校正直線はＹ＝−０．００５４Ｘ＋０．８３１２で表される。
【０２２７】
上記のように評価されたコイルとアンプとを用いた場合、通常測定されるＴａ薄膜などの低抵抗の金属薄膜はもとより、ＩＴＯなどの高抵抗の金属薄膜のシート抵抗も感度良く検出することができる。
【０２２８】
また、コイルの種類によって、共振周波数が変化した場合に、そのときの最大ΔＶが異なる。このことを以下の表３に示す。表３では、図１８および図１９に示すように、各コイルにおいてコイル特性（共振特性）をコンデンサ容量を変化させて求め、各共振特性におけるΔＶを求める。使用駆動周波数における最大ΔＶを示すコイルを使用するのが望ましい。
【０２２９】
【表３】
0003603996.tif 000004
【０２３０】
なお、本実施の形態では、コイルの評価などに用いられる共振回路として直列共振回路について説明したが、これに限定するものではなく、コンデンサＣがコイルに平行に接続された並列共振回路を用いてもよい。
【０２３１】
上記の実施の形態１ないし３においては、センサヘッドとアンプとは銅線などからなるケーブルで電気的に接続されている。また、センサヘッドとアンプとを接続するケーブルの浮遊容量が常時共振状態のコンデンサ容量に加わることになる。
【０２３２】
このため、センサヘッドとアンプとの距離が長い場合、センサヘッドとアンプとを接続するケーブルも長くなり、該ケーブルの浮遊容量も増加する。この結果、常時共振状態におけるコンデンサ容量も大きくなり、シート抵抗値の検出感度が低下するという問題が生じる。
【０２３３】
また、センサヘッドを条件設定したコンデンサの値で設計しても、ケーブルの浮遊容量の影響を受けることから、ケーブルの長さにより感度が変わったりして同じ感度のセンサヘッドを繰り返し製造することができないという問題が生じる。
【０２３４】
そこで、以下の実施の形態４では、ケーブルの浮遊容量の影響を低減し、シート抵抗値の検出感度が低下しないようなセンサヘッドの製作を安価に繰り返してできるシート抵抗測定器について説明する。
【０２３５】
〔実施の形態４〕
本実施の形態では、実施の形態３で用いた共振回路を渦電流式シート抵抗測定器に適用した場合の説明を行う。なお、前記の各実施の形態で説明した部材と同一機能を有する部材については、同じ記号を付記し、その説明を省略する。また、使用するセンサヘッドは、実施の形態２で使用したセンサヘッド２１を用いるものとする。
【０２３６】
本実施の形態に係る渦電流式シート抵抗測定器は、図２２に示すように、センサヘッド２１に近接して、増幅回路６１が設けられた構成となっている。
【０２３７】
上記センサヘッド２１は、半導体ウエハ１０１に対して所定の距離ｌを隔てて配置されており、上記半導体ウエハ１０１との対向面とは反対側で支持台７１に取り付けられている。
【０２３８】
上記支持台７１には、センサヘッド２１をＹ軸方向に移動させるＹ軸ハンドル７２と、センサヘッド２１をＺ軸方向に移動させるＺ軸ハンドル７３と、センサヘッド２１をＸ軸方向に移動させるＸ軸ハンドル（図示せず）とが設けられている。
【０２３９】
上記支持台７１における各ハンドルを操作することにより、センサヘッド２１の端面２１ａと半導体ウエハ１０１との間の距離ｌを所定の値に設定すると共に、シート抵抗の検出位置を所定の位置に設定するようになっている。
【０２４０】
上記増幅回路６１は、図２３に示すように、センサヘッド２１の信号の入力側に接続された増幅部６１ａと、該センサヘッド２１の信号の出力側に接続された増幅部６１ｂとからなっている。
【０２４１】
上記増幅部６１ａは、高周波電源などを含むアンプ６５にケーブル６６により電気的に接続されており、該ケーブル６６を介して供給される高周波電力をオペアンプにより増幅して、センサヘッド２１のコイルに印加するようになっている。
【０２４２】
一方、上記増幅部６１ｂは、出力側にアンプ６４が接続されており、センサヘッド２１からの出力電圧をオペアンプにより増幅して上記アンプ６４に供給するようになっている。このアンプ６４の出力側には、図示しないがＡ／Ｄ変換器が設けられており、アナログの出力電圧をデジタルの出力電圧に変換するようになっている。
【０２４３】
上記の増幅回路６１はセンサヘッド２１に対して、必要最小限の長さのケーブルで電気的に接続されている。
【０２４４】
以上のように、センサヘッド２１に近接して増幅回路６１が設けられることで、ケーブル６６の浮遊容量に影響されずに、該センサヘッド２１で薄膜のシート抵抗値を安定して検出することができる。
【０２４５】
また、センサヘッド２１は、ケーブル６６の浮遊容量に影響されないので、該ケーブル６６の長さの制限を無くすことができる。これにより、センサヘッド２１と該センサヘッド２１に高周波電力を印加するためのアンプ６５との距離を自由に設定することができるので、シート抵抗測定器の自由度、モニタの設置場所の自由度が増し、既存の製造ラインに対して容易にシート抵抗測定器を設置するインライン化が可能となる。
【０２４６】
上記のように、センサヘッド２１を支持台７１に固定した場合、増幅回路６１はセンサヘッド２１の下面側などの取付可能な部分に取り付け可能となっている。
【０２４７】
また、前記の実施の形態２で説明したように、センサヘッド２１をロボットハンド３１（図７）に組み込む場合には、増幅回路６１をロボットハンド３１のハンド部３１ａ上に配置するのが好ましい。しかしながら、この場合においても、ロボットハンド３１のハンド部３１ａの裏面に増幅回路６１を設けてもよく、その取付位置については特に限定するものではない。
【０２４８】
ところで、通常、半導体ウエハの製造工程にシート抵抗測定器を使用した場合、時間の経過に伴ってコイル温度が変動し、電圧ドリフトが生じ、該センサヘッドからの出力電圧が変化し、シート抵抗値を正確に検出することができない虞がある。例えば、図２６に示すように、シート抵抗測定器を作動させた直後の出力電圧と、約６５時間後の出力電圧との差（ΔＶ）は０．０７９Ｖとなっている。
【０２４９】
そこで、所定時間毎に出力電圧を求めて、該出力電圧が一定となるように調整することが考えられている。具体的には、製造ラインで処理される薄膜が形成される半導体基板を、所定の枚数分を１ロットとして、１ロット単位で出力電圧を新たに求めるようにする。
【０２５０】
上記の処理の流れについて、図２４に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。この処理で使用される共振回路を構成するコンデンサと抵抗は温度特性の超精密なものを使用している。なお、超精密なコンデンサとは、温度特性が０〜７０ppm/℃のマイカコンデンサである。また、超精密な抵抗とは、−５５℃〜＋１２５℃の範囲内で抵抗温度特性が０±２．５ppm/℃の金属箔精密抵抗である。
【０２５１】
まず、製造ラインにワーク（測定対象物である半導体ウエハ）がないときの出力電圧Ｖ0 を測定する（Ｓ１）。
【０２５２】
次に、ワークありのときの出力電圧Ｖ1 を測定する（Ｓ２）。ここでは、製造ライン上の半導体ウエハに対して１枚ずつシート抵抗値を測定するものとする。つまり、１ロット毎に初期化が行われることになる。
【０２５３】
続いて、Ｖ0 とＶ1との差（ΔＶ）を求める（Ｓ３）。
【０２５４】
次いで、ΔＶに基づいてシート抵抗換算を行う（Ｓ４）。
【０２５５】
そして、Ｓ４で得られたシート抵抗をモニタする（Ｓ５）。
【０２５６】
次に、所定ロット数の半導体ウエハのシート抵抗換算が行われたか否かが判断される（Ｓ６）。ここでは、１ロットを２０枚の半導体ウエハとする。
【０２５７】
Ｓ６において、所定ロット数のシート抵抗換算が行われていないと判断されれば、Ｓ２に移行し、残りの半導体ウエハのシート抵抗を求める。
【０２５８】
一方、Ｓ６において、所定ロット数のシート抵抗換算が行われたと判断されれば、製造ライン上の半導体ウエハのシート抵抗検出を終了するか否かが判断される（Ｓ７）。
【０２５９】
Ｓ７において、シート抵抗検出を終了しないと判断されれば、Ｓ１に移行し、新たなロットの半導体ウエハのシート抵抗測定を行う。
【０２６０】
一方、Ｓ７において、シート抵抗検出を終了すると判断されれば、処理を終了する。
【０２６１】
以上の処理によれば、例えば図２５に示すように、測定直後の出力電圧と約２４時間後の出力電圧との差（ΔＶ）は０．０２７Ｖとなり、変動率は０．８９％となり、時間経過に伴う電圧ドリフトによる影響を受けずにほぼ一定の出力電圧となった。
【０２６２】
つまり、上述のように、共振回路に含まれるコンデンサと抵抗を、温度特性が超精密となる素材で構成することにより、該共振回路における電圧ドリフトを低減できることが分かった。
【０２６３】
なお、上記の処理では、１ロット毎に初期化する方法を採用しているが、これに限定されるものではなく、例えば所定時間毎に初期化する方法も有用である。この場合、所定時間経過し、初期化するときにワークが存在していれば、初期化を行わずに、次の所定時間経過後に初期化するようになっている。
【０２６４】
以上のように、実施の形態１ないし４によれば、本願発明のシート抵抗測定器を用いることにより、半導体ウエハ１０１の製造に係る作業効率を大幅に向上させることができる。また、半導体ウエハ１０１が不良、すなわち半導体ウエハ１０１上に形成された金属薄膜１５が不良であると判定された場合には、迅速に軌道修正が可能となる。
【０２６５】
これにより、半導体ウエハ１０１の歩留り向上、およびスループットの向上を図ることができる。また、薄膜形成の突発的な異常、経時的変化を制御装置４のモニタ４ａにより監視者はモニタリングすることができるので、製造ラインにおける半導体ウエハ１０１の状態を容易に把握することができる。
【０２６６】
したがって、半導体ウエハ１０１上に形成された金属薄膜１５に対して疵・破損をなくしてシート抵抗を測定することが可能となり、Ｔａなどの低抵抗膜からＩＴＯなどの高抵抗膜の膜質管理を容易にインラインで行うことができ、この結果、一部の半導体ウエハ１０１を抜き取って検査する抜き取り検査から全数検査が可能となる。
【０２６７】
よって、半導体ウエハ１０１における高精度なインライン検査システムを確立でき、製造ライン上で発生する半導体ウエハ１０１の不良に対する迅速な対応が可能になる。この結果、特性が安定した膜質の金属薄膜を半導体ウエハに形成することができる。
【０２６８】
【発明の効果】
本発明の第１シート抵抗測定器は、上記の課題を解決するために、基板上に形成された薄膜のシート抵抗を測定するシート抵抗測定器において、磁界を発生するセンサヘッドと、上記センサヘッドに対して上記基板が所定の距離で配置されたとき、該センサヘッドにより発生した磁界の変化量を、該基板上に形成された薄膜のシート抵抗として検出するシート抵抗検出手段とを備え、上記センサヘッドは、基板の一方の面にのみ対向するように設けられている構成である。
【０２６９】
それゆえ、センサヘッドが、基板の一方の面にのみ対向するように設けられていることで、例えば測定対象となる基板が製造ライン上に配置された状態で、上面あるいは下面の何れか一方側から該基板上に形成された薄膜のシート抵抗を測定することができる。
【０２７０】
これにより、製造ライン上で基板上の薄膜のシート抵抗を測定することができるので、従来のように、シート抵抗を測定するために製造ラインから基板を抜き取る必要がなくなる。したがって、センサヘッドを既存の製造工程や製造装置に組み込むことができ、容易にインライン化を図ることができる。
【０２７１】
しかも、センサヘッドと基板とは、基板上の薄膜のシート抵抗を測定するときには、それぞれ所定の距離を開けて配置された状態となっているので、センサヘッドは基板上の薄膜に接触することなく該薄膜のシート抵抗を測定することができる。
【０２７２】
これにより、センサヘッドが基板あるいは基板上の薄膜を疵つけることなく、薄膜のシート抵抗を測定することができるという効果を奏する。
【０２７３】
本発明の第２シート抵抗測定器は、以上のように、第１シート抵抗測定器の構成に加えて、センサヘッドは、導線がフェライトなどの磁性体に巻回されたコイルからなる構成である。
【０２７４】
それゆえ、第１シート抵抗測定器の構成による効果に加えて、センサヘッドがフェライトなどの磁性体にコイルを巻回した構造であることで、センサヘッドの磁束を同軸上に効率よく集中させることができ、この結果、シート抵抗検出の感度を向上させることができる。
【０２７５】
しかも、フェライトとコイルとを適切に設計することにより、センサの感度を低下させることなくセンサヘッドの薄型化を図ることができる。
【０２７６】
したがって、上記のようにセンサを薄型にした場合、基板の製造工程や製造装置の設計の自由度が増加する。例えば製造ライン上で不良基板を抜き取るための装置であるロボットハンドに埋め込むことができる。このように、ロボットハンドにセンサヘッドを埋め込んだ場合、製造ラインの下面に該ロボットハンドを配置することで、その上を搬送してくる基板に対してシート抵抗を測定することができる。このとき、シート抵抗が不良であると判断された場合には、迅速に基板を抜き取ることができるという効果を奏する。
【０２７７】
本発明の第３シート抵抗測定器は、以上のように、第２シート抵抗測定器の構成に加えて、磁性体は、コイルに接触しないように配置されている構成である。
【０２７８】
それゆえ、第２シート抵抗測定器の構成による効果に加えて、磁性体とコイルとを接触しないようにすることで、磁界を発生させるときにコイルに交流電流を流した場合にも、磁性体に流れる渦電流を大幅に低減できる。これにより、コイルにおける渦電流損は、磁性体による渦電流損の影響を受ける割合が小さくなるので、センサヘッドにおける渦電流損からシート抵抗を正確に検出することができるという効果を奏する。
【０２７９】
本発明の第４シート抵抗測定器は、以上のように、第１シート抵抗測定器の構成に加えて、センサヘッドは、導線が巻回されたコイルのみからなる構成である。
【０２８０】
それゆえ、第１シート抵抗測定器の構成による効果に加えて、センサヘッドがコイルのみの構造であることで、フェライトコアをコイルに挿入した場合よりも温度による影響を受けにくくなり、磁界の変化量を安定して検出することができるという効果を奏する。
【０２８１】
本発明の第５シート抵抗測定器は、センサヘッドの感度アップのために、第２〜第４シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、導線が、リッツ線である構成である。
【０２８２】
それゆえ、第２〜第４シート抵抗測定器の何れかの構成による効果に加えて、コイルを構成する導線がリッツ線であるので、コイルの高周波域での交流抵抗を低減させ、高周波域における表皮効果を低減させることにより該コイルの感度を良好にすることができるという効果を奏する。
【０２８３】
本発明の第６シート抵抗測定器は、以上のように、第１〜第５シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、シート抵抗検出手段は、センサヘッドを構成するコイルと、コンデンサとで構成された共振回路を有し、上記コイルに交流電圧が供給されることにより、上記共振回路を常時共振状態とし、上記コイルに所定の距離まで薄膜が近接したとき、このコイルが発生する磁界によって該薄膜に生じる該コイルのコイル特性変化中に含まれる渦電流損を検出し、この渦電流損を磁界の変化量として検出する構成である。
【０２８４】
それゆえ、第１〜第５シート抵抗測定器の何れかの構成による効果に加えて、シート抵抗検出手段は、磁界により発生する薄膜に生じるコイルのコイル特性変化中に含まれる渦電流損を検出し、この渦電流損を磁界の変化量として検出するようになっているので、磁界を直接検出する場合に比べて、簡単にシート抵抗を検出することができる。
【０２８５】
これにより、共振回路において、電流の変化を測定するだけでよいので、直接シート抵抗を測定するよりも簡単に、しかも容易に薄膜のシート抵抗を検出することができる。
【０２８６】
しかも、上記渦電流損は、わずかな磁界の変化によっても生じるので、シート抵抗の検出感度を向上させることができる。
【０２８７】
したがって、ＩＴＯなどの高抵抗の薄膜のシート抵抗を測定する場合であっても、精度良く測定することができるという効果を奏する。
【０２８８】
このような共振回路としては、例えば第７シート抵抗測定器を用いてもよい。
【０２８９】
本発明の第７シート抵抗測定器は、以上のように、第６シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、上記コイルとコンデンサとが直列に接続された直列共振回路からなる構成である。
【０２９０】
本発明の第８シート抵抗測定器は、以上のように、第７シート抵抗測定器の構成に加えて、コンデンサの容量を可変にした構成である。
【０２９１】
それゆえ、直列共振回路におけるコンデンサの容量を可変にすることにより、コイルに印加される交流電圧による電圧差の大きさを変化させることができる。つまり、コンデンサの容量を変化させることにより、シート抵抗測定器におけるシート抵抗検出感度を調整することになる。
【０２９２】
このように、コンデンサの容量を可変にすることにより、シート抵抗測定器におけるシート抵抗検出感度を容易に調整することができる。
【０２９３】
したがって、シート抵抗測定器におけるコイルが異なっても、コイルの特性に応じて、常に最大のシート抵抗検出感度でシート抵抗を検出することができるという効果を奏する。
【０２９４】
本発明の第９シート抵抗測定器は、以上のように、第７あるいは第８シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、コイルに直列接続された抵抗の両端にかかる交流電圧の変化量を、渦電流による電流損失量として検出する構成である。
【０２９５】
それゆえ、第７あるいは第８シート抵抗測定器の構成による効果に加えて、シート抵抗検出手段は、コイルに直列接続された抵抗の両端にかかる交流電圧の変化量を、渦電流による電流損失量として検出し、渦電流による電流損失量を交流電圧変化量に変換することで、わずかな渦電流の変化であっても交流電圧に変換した場合には大きな変化量で表すことができる。これにより、高抵抗な薄膜のように電流の変化が小さい場合でも、感度良くシート抵抗を検出することができる。
【０２９６】
これにより、上記の抵抗の大きさを変更することにより、該抵抗の両端にかかる交流電圧の変化量を容易に調整することができる。
【０２９７】
したがって、わずかな渦電流損であっても上記抵抗の両端にかかる交流電圧の変化量を大きくすることができるので、渦電流損の小さい高抵抗な薄膜のシート抵抗の検出も精度良く行うことができるという効果を奏する。
【０２９８】
本発明の第１０発明のシート抵抗測定器は、以上のように、第９シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、検出した交流電圧変化量をさらに直流電圧変化量に換算する構成である。
【０２９９】
それゆえ、第９シート抵抗測定器の構成による効果に加えて、シート抵抗検出手段は、検出した交流電圧変化量をさらに直流電圧変化量に換算することにより、比較的安価で入手し易いデジタルボルチメータ（電圧計）を用いて読み取ることができるので、シート抵抗測定器を安価に製造することができるという効果を奏する。
【０３００】
本発明の第１１発明のシート抵抗測定器は、以上のように、第９あるいは第１０シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、コイルの共振周波数近傍の周波数域での交流電圧変化量または直流電圧変化量に基づいてシート抵抗を検出する構成である。
【０３０１】
それゆえ、第９あるいは第１０シート抵抗測定器の構成による効果に加えて、コイルの共振周波数近傍の周波数域での交流電圧変化量または直流電圧変化量（以下、単に電圧変化量と称する）に基づいてシート抵抗を検出することで、この電圧変化量に応じてあらかじめ作成したシート抵抗値校正直線を利用して容易にシート抵抗を測定することができる。
【０３０２】
しかも、電圧変化量が大きくなれば、この電圧変化量分に含まれるシート抵抗に対応する電圧変化量の割合も大きくなり、精度良くシート抵抗の検出を行うことができるという効果を奏する。
【０３０３】
本発明の第１２シート抵抗測定器は、以上のように、第１１シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、上記交流電圧変化量または直流電圧変化量が最大のときの周波数をコイルの駆動周波数として設定する構成である。
【０３０４】
それゆえ、第１１シート抵抗測定器の構成による効果に加えて、シート抵抗検出手段は、上記交流電圧変化量または直流電圧変化量が最大のときの周波数をコイルの駆動周波数として設定することで、シート抵抗の検出精度を向上させることができる。
【０３０５】
また、電圧変化量は、共振周波数から数％ずれた位置で最大となり、この時の周波数をコイルの駆動周波数として設定するのが望ましい。
【０３０６】
このようにして駆動周波数が設定されたコイルを用いたシート抵抗測定器を用いれば、薄膜のシート抵抗を感度良く検出することができるので、ＩＴＯなどの高抵抗の薄膜のシート抵抗を検出することができるという効果を奏する。
【０３０７】
本発明の第１３シート抵抗測定器は、以上のように、第６〜第１２シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、シート抵抗検出手段は、上記コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値と、上記コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にあるときの交流電圧値または直流電圧値との差を算出して、この交流電圧値または直流電圧値の差に基づいて、薄膜による渦電流損を検出する構成である。
【０３０８】
それゆえ、第６〜第１２シート抵抗測定器の何れかの構成による効果に加えて、コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値と、上記コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にあるときの交流電圧値または直流電圧値との差を算出して、この交流電圧値または直流電圧値の差に基づいて、薄膜による渦電流損を検出することで、コイルに対して薄膜がシート抵抗測定位置にないときに生じる電圧ドリフトの影響を受けなくなるという効果を奏する。
【０３０９】
例えば、上記の交流電圧値または直流電圧値の差の算出を、以下の第１４あるいは第１５シート抵抗測定器のようなタイミングで行うことにより、長期間にわたって安定したシート抵抗の測定を可能にしている。
【０３１０】
本発明の第１４シート抵抗測定器は、以上のように、第１３シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値の測定を、所定時間毎に行う構成である。
【０３１１】
本発明の第１５シート抵抗測定器は、以上のように、第１３シート抵抗測定器の構成に加えて、シート抵抗検出手段は、薄膜がシート抵抗測定位置にないときの交流電圧値または直流電圧値の測定を、所定枚数の薄膜のシート抵抗測定終了毎に行う構成である。
【０３１２】
本発明の第１６シート抵抗測定器は、以上のように、第６〜第１５シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、コイルは、コンデンサの容量を変更して、該コイルのシート抵抗検出感度が最大となるようなコイルの駆動周波数に調整されている構成である。
【０３１３】
それゆえ、第６〜第１５シート抵抗測定器の何れかの構成による効果に加えて、コイルを最適な駆動周波数で駆動させることができるので、例えば、コイルの特性にバラツキがあっても、コンデンサの容量を変化させることで、常に、コイルのシート抵抗検出感度が最大となるように調整することができ、この結果、薄膜のシート抵抗を、常に感度よく測定することができるという効果を奏する。
【０３１４】
本発明の第１７シート抵抗測定器は、以上のように、第６〜第１６シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、上記共振回路に含まれるコンデンサと抵抗は、温度特性が超精密となる素材で構成されている。
【０３１５】
それゆえ、第６〜第１６シート抵抗測定器の何れかの構成による効果に加えて、共振回路に含まれるコンデンサと抵抗は、温度特性が超精密となる素材で構成されていることで、共振回路における電圧ドリフトを低減することができるという効果を奏する。
【０３１６】
本発明の第１８シート抵抗測定器は、以上のように、第１〜第１７シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、センサヘッドに入力される信号を増幅する増幅回路が該センサヘッドに近接して設けられている構成である。
【０３１７】
それゆえ、第１〜第１７シート抵抗測定器の何れかの構成による効果に加えて、センサヘッドに近接して増幅回路が設けられることで、センサヘッドとシート抵抗検出手段とを接続するケーブルの浮遊容量に影響されずに、該センサヘッドで薄膜のシート抵抗値を安定して検出することができるという効果を奏する。
【０３１８】
本発明の第１９シート抵抗測定器は、以上のように、第１〜第１８シート抵抗測定器の何れかの構成に加えて、センサヘッドから出力される信号を増幅する増幅回路が該センサヘッドに近接して設けられている構成である。
【０３１９】
それゆえ、第１〜第１８シート抵抗測定器の何れかの構成による効果に加えて、センサヘッドから出力される信号を増幅する増幅回路が該センサヘッドに近接して設けられていることで、センサヘッドにて検出した信号にノイズが入り込む前に検出信号を増幅することができる。これにより、センサヘッドが検出した信号は、雑音の影響を受けることなくシート抵抗検出手段などの受信部に出力することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るシート抵抗測定器を備えたシート抵抗測定システムの概略構成図である。
【図２】図１で示したシート抵抗測定システムに備えられたシート抵抗測定器の概略構成を示す説明図である。
【図３】図２で示したシート抵抗測定器によって測定されたＴａＮ／Ｔａの積層薄膜およびＴａＮ／Ｔａ／ＴａＮの積層薄膜に対する測定高さと検出した出力電圧との関係を示すグラフである。
【図４】図２で示したシート抵抗測定器で薄膜との測定距離が２ｍｍの時に使用されるシート抵抗値校正直線を示すグラフである。
【図５】図２で示したシート抵抗測定器に備えられたセンサヘッドの斜視図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係るシート抵抗測定器に備えられた薄型センサヘッドの斜視図である。
【図７】図６で示したセンサヘッドをロボットハンドに載置した状態を示す説明図である。
【図８】図６で示したセンサヘッドのカバー蓋を取り外した状態を示す説明図である。
【図９】図６で示したセンサヘッドのＡＡ線矢視断面図である。
【図１０】図６で示したシート抵抗測定器を備えたシート抵抗測定システムの概略構成図である。
【図１１】図６で示したシート抵抗測定器で薄膜の測定距離２ｍｍの時に使用されるシート抵抗値校正直線を示すグラフである。
【図１２】本発明のさらに他の実施の形態に係るシート抵抗測定器におけるシート抵抗測定原理を示す説明図である。
【図１３】図１２で示したセンサヘッドのコイル部分を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の一部を断面にした斜視図である。
【図１４】図１３（ｂ）で示したコイル部分の要部Ｂの拡大図を示し、（ａ）は銅線の単線で構成された導線を示す要部拡大図、（ｂ）は銅線を捩じり合わせたリッツ線で構成された導線を示す要部拡大図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施の形態に係るシート抵抗測定器を直列共振回路で示した等価回路図である。
【図１６】図１５で示した直列共振回路のコイルのシート抵抗値の異なる２種類の薄膜を近づけた時と近づけない時の共振特性の関係を示すグラフである。
【図１７】図１５で示した直列共振回路のコイルのコンデンサ容量と共振周波数との関係を示すグラフである。
【図１８】図１５で示した直列共振回路のコイルが単線コイルの場合のコンデンサ容量と共振特性との関係を示すグラフである。
【図１９】図１５で示した直列共振回路のコイルにリッツ線を使用した場合のコンデンサ容量と共振特性との関係を示すグラフである。
【図２０】図１５で示した直列共振回路のコイルにリッツ線を使用した場合のＴａ薄膜のシート抵抗値の検出特性を示すグラフである。
【図２１】図１５で示した直列共振回路のコイルにリッツ線を使用した場合のＩＴＯ膜のシート抵抗値の検出特性を示すグラフである。
【図２２】本発明のさらに他の実施の形態に係るシート抵抗測定器を半導体ウエハの製造ライン上に配置した状態を示す説明図である。
【図２３】図２２で示したセンサヘッドと付加した増幅回路の回路図である。
【図２４】図２２で示したシート抵抗測定器を製造ライン上に配置した状態で、半導体ウエハのシート抵抗測定の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２５】図２４に示す半導体ウエハのシート抵抗測定の処理を行った場合の電圧ドリフトとコイル温度との相関を示すグラフである。
【図２６】図２４に示す半導体ウエハのシート抵抗測定の処理を行わず、初期設定の状態でシート抵抗測定を行った場合の電圧ドリフトとコイル温度との相関を示すグラフである。
【図２７】コイルとフェライトコアとの間で生じる渦電流を示した説明図である。
【図２８】４探針法によるシート抵抗測定の原理を示す説明図である。
【図２９】両側式の渦電流式シート抵抗測定法によるシート抵抗測定の原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１    センサヘッド
２    アンプ（シート抵抗検出手段）
３    Ａ／Ｄ変換器
４    制御装置
５    ＣＩＭ工程管理システム
６    薄膜形成装置
１１    フェライトコア（磁性体）
１２    コイル
１３    高周波発振回路
１４    検波回路
１５    金属薄膜（薄膜）
１７    渦電流
２１    センサヘッド
２４    フェライトコア（磁性体）
２５    コイル
４１    センサヘッド
４２    コイル
４３    導線
４４    銅線（導線）
４５    リッツ線（導線）
５１    コイル
５２    電圧計
６１    増幅回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003603996.tif 000016
【図１３】
0003603996.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003603996.tif 000020
【図１７】
0003603996.tif 000021
【図１８】
0003603996.tif 000022
【図１９】
0003603996.tif 000023
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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