(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、
磁界を発生するコイルを有し、上記薄膜に上記磁界による渦電流を形成するためのセンサヘッドが、基板の片面に対し磁界の磁力線を照射できるように設けられ、
上記渦電流による磁界の変化量に基づいて、薄膜のシート抵抗を検出するためのシート抵抗検出手段が設けられ、
コイルと共振状態を形成するコンデンサおよび電圧検出用抵抗器が設けられ、
上記コイルの温度を制御する温度制御手段が設けられており、
前記センサヘッドは、コイルを収納する本体を備え、
上記本体に通気口が前記温度制御手段として設けられていることを特徴とするシート抵抗測定器。
【請求項２】
センサヘッドから出力される信号を増幅してシート抵抗検出手段に出力するための増幅回路が、センサヘッドの設置位置を考慮して設けら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】
センサヘッドに入力される入力信号、およびセンサヘッドから出力される信号を増幅してシート抵抗検出手段に出力するための増幅回路が、センサヘッドの設置位置を考慮して設けら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４】
前記増幅回路は、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２または３記載のシート抵抗測定器。
【請求項５】
前記増幅回路に、前記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器が設けられていることを特徴とする請求項２ないし４の何れか一項に記載のシート抵抗測定器。
【請求項６】
センサヘッド内に、前記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載のシート抵抗測定器。
【請求項７】
前記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器は、それぞれ、温度変動に対する容量値および抵抗値の変化が抑制されたものであることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一項に記載のシート抵抗測定器。
【請求項８】
渦電流損失分の検出電圧からシート抵抗を、４探針法によるシート抵抗値との曲線近似に基づく相関により算出する算出手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一項に記載のシート抵抗測定器。
【請求項９】
上記温度制御手段が、温度の一定な気流を一定量流す温度管理装置を備え、
上記センサヘッドが、上記の温度管理装置による一定気流下に設置されていることを特徴とする請求項１ないし８の何れか一項に記載のシート抵抗測定器。
【請求項１０】
前記薄膜と、センサヘッドとの距離を調節する調節手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし９の何れか一項に記載のシート抵抗測定器。
【請求項１１】
薄膜形成装置にて基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程を含む電子部品製造方法において、
請求項１ないし１０の何れか一項に記載のシート抵抗測定器を用いて上記薄膜のシート抵抗値を検出し、
検出したシート抵抗値に基づいて上記薄膜形成工程を制御することを特徴とする電子部品製造方法。
【請求項１２】
前記シート抵抗測定器を薄膜形成装置内に設置することを特徴とする請求項１１記載の電子部品製造方法。
【請求項１３】
前記シート抵抗測定器を、薄膜形成工程後の各製造工程内に設置することを特徴とする請求項１１記載の電子部品製造方法。
【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の薄膜形成法により形成された、金属や合金の薄膜における電気抵抗値を非接触にて測定するシート抵抗測定器およびそれを用いた電子部品製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スパッタリング法や蒸着法などの薄膜形成法により形成された、金属や合金の薄膜における電気抵抗値を測定するシート抵抗測定方法としては、４探針法が知られている。
【０００３】
この４探針法の原理は、図２３に示すように、基板５０上に形成された金属膜５１に対し、４本の針状の電極である各探針５２、５３、５４、５５を、それらの先端が上記金属膜５１の表面に対して互いに離間して直線上に並んでそれぞれ接触するように設置し、続いて、外側の各探針５２、５５間に電流Ｉを流したときに、内側の各探針５３、５４間に生じる電位差Ｖを測定し、その金属膜５１の抵抗値Ｒ（Ｖ／Ｉ）を算出し、次に、算出した抵抗値Ｒと金属膜５１の厚さ（ｔ）、および金属膜５１の形状・寸法、各探針５２、５３、５４、５５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）を乗じて抵抗率（ρ）を算出する方法である。
【０００４】
しかしながら、上記の４探針法では、針状の各探針５２、５３、５４、５５を金属膜５１に押圧して接触させるため、上記金属膜５１に傷を付けたり、上記金属膜５１からの塵埃が発生したりという問題を生じており、また、各探針５２、５３、５４、５５も磨耗するため、上記各探針５２、５３、５４、５５を定期的に交換する作業を要するという問題も生じている。
【０００５】
さらに、上記の４探針法は、接触させるため振動がある状態では測定が不可能であるという問題を有しており、その上、測定時に専用吸着ステージを設ける等の設置スペース上の制約があるという問題や、設置スペースにおいて制限がある場合、既存の製造工程への設置およびインライン化が困難といった問題も有している。
【０００６】
そこで、上記の各問題を回避するために、４探針法に代えて、半導体材料の抵抗率の測定を、上述した探針などを接触させる測定方法ではなく、非接触で測定する方法が知られている。
【０００７】
上記方法は、高周波電力が印加されたコイルからの磁界の中に、ガラス基板もしくはウエハなど半導体用基板上の金属薄膜を設置し、上記磁界と金属薄膜とを電磁誘導結合させて、上記金属薄膜内に渦電流を発生させ、発生した渦電流はジュール熱となって消費されることから、高周波電力の半導体用基板の金属薄膜内での吸収と、上記金属薄膜の導電率とが正の相関を有することを利用して、非接触で金属薄膜の導電率（抵抗率の逆数）を算出する両側式渦電流法である。
【０００８】
４探針法と比較して、両側式渦電流法の特色は、ＩＣや液晶パネルといった半導体製品の最終加工処理工程においても、金属薄膜や半導体用基板に対し汚染や力を加えることを回避して、非接触にて上記金属薄膜の抵抗率を算出して評価できる点である。
【０００９】
このような両側式渦電流法の具体例は以下の通りである。まず、例えば図２４に示すように、１〜４ｍｍのギャップ６１を有するように対峙させた２個の各対向面である両側部６２ａを備えた、略コの字状のフェライトコア６２のコイル６２ｂに高周波電力を印加する。
【００１０】
続いて、上記ギャップ６１にウエハ６３を挿入すると、上記ウエハ６３の金属薄膜内に高周波誘導結合により渦電流が発生し、発生した渦電流はジュール熱となって消費されるため、高周波電力のウエハ６３の金属薄膜内での吸収が生じる。この吸収と、ウエハ６３における金属薄膜の導電率とが互いに正の相関を有するので、上記吸収の割合から上記ウエハ６３における金属薄膜の抵抗率を非接触にて測定するのが両側式渦電流法である。
【００１１】
近年、半導体製造工程の品質制御のために、このような両側式渦電流法を用いた小型のシート抵抗モニタ用の抵抗測定器が開発されてきた。例えば特開平６−６９３１０号公報には、抵抗測定器をローダ部の搬送ロボット移動方向に並列に設け、搬送中に抵抗率を上記抵抗測定器により測定するウエハ測定システムが開示されている。上記抵抗測定器については、非接触で抵抗率を測定する両側式渦電流法を用いるとの記載はないが、添付図面から判断すると、４探針法などの接触式の抵抗測定器または両側式渦電流法が用いられているものと思料される。
【００１２】
この測定システムでは、抵抗率を測定するためにロボットを一時停止、もしくは抵抗測定器内にウエハを挿入する、または、搬送する動作フローを設け、搬送途中で抵抗率を測定するようになっている。
【００１３】
ところが、上記従来では、抵抗測定器を、既存の半導体製造工程に導入するには、上記抵抗測定器は、感度不足であり、取付けスペースの確保が困難となる少なくとも１軸以上の移動手段が必要等の問題があり、既存の半導体製造工程への導入が困難であるという問題点を生じている。
【００１４】
また、上記のようなシート抵抗測定器として、特開平５−２１３８２号公報には、スパッタリング法による金属薄膜に対して非接触状態で、上記金属薄膜に渦電流を発生させ、発生した渦電流に伴う磁力線を検出してシート抵抗を算出する渦電流検出型のものを用いる方法が開示されている。
【００１５】
上記公報は、スパッタリング装置のゲートバルブを介してロードロック室を設け、かつ、ロードロック室内部に基板を搬送するための搬送機を設けると共に、基板上に成膜される、スパッタリング法による金属薄膜のシート抵抗を制御するシステムを上記スパッタリング装置に設けたものを開示している。
【００１６】
しかしながら、上記公報では、成膜後の基板の温度が高く、コイルの膨張、シート抵抗値の温度依存性等の影響により、渦電流式の上記測定器は温度の影響を大きく受けるため、得られたシート抵抗値に大きなバラツキが発生するという問題を生じている。また、抵抗測定器をロードロック室内へ設置することは、上記抵抗測定器のメンテナンス性も悪く、作業性の効率が悪いという問題も生じている。これら各問題から、成膜した金属薄膜のシート抵抗値を測定して、次の成膜にフィードバックすることは困難であると考えられた。
【００１７】
そこで、上記の各問題を回避するために、上記シート抵抗測定器として、非接触式で薄型の片側渦電流式のものが考えられた。上記片側渦電流式のシート抵抗測定器とは、導電性を有する薄膜等の試験体に磁界を印加して渦電流を上記試験体に発生させ、その渦電流による磁界の変化を測定し、試験体の材質、膜質をシート抵抗値として検出するものである。
【００１８】
その原理は以下に示す通りである。まず、図２５に示すように、交流発生器７３からの交流電流を印加したコイル７１をコイル７２に近づけると、電磁誘導現象によりコイル７２に電圧が発生し、そのコイル７２を含む回路、つまり電流計７４および負荷抵抗７５に交流の電流が流れることが知られている。
【００１９】
これと同様に、コイル７２に代えて、図２６に示すように、導電性の試験体としての金属薄膜７６に対し、交流電流を印加したコイル７１を近づけると、金属薄膜７６には渦電流７７が発生する。渦電流７７の大きさは、対象となる金属薄膜７６までの距離や、金属薄膜７６の材質や大きさによって決まり、この渦電流７７の大きさに反比例してコイル７１のインピーダンス（直流回路の抵抗に相当する）が変化し、各種測定や判別を行うことができる。
【００２０】
片側渦電流式のシート抵抗測定器としては、このインピーダンスの変化から渦電流による損失分を検出し、その損失分をシート抵抗値に換算することで、シート抵抗値を測定できるようになっている。上記シート抵抗測定器では、具体的には、例えば、常時出力されているセンサヘッドに何も近づいていない状態、つまり無限遠状態のピーク電圧Ｖ０  と、対象の金属薄膜が所定の距離に近づいてきた時の電圧Ｖ１  との差ΔＶから渦電流損失分を検出している。
【００２１】
しかし、片側渦電流式のシート抵抗測定器は、片側からのみ磁力を放出するため、磁界を収束させることができず、薄膜の金属薄膜のシート抵抗を検出するには、強力な磁力を発生させる必要がある。このため、高い数百ｋＨｚ以上の駆動周波数の高周波電力を用いたり、コイル７１の巻線を増加させて、コイル７１から放出する磁力を増加させることが試みられた。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記シート抵抗測定器では、コイル７１に用いられる銅は、抵抗温度係数が０．００３９（図２７参照）と温度特性が非常に悪いため、検出電圧の長期的再現性が得られず、高周波電力を印加すれば印加するほど、長期間にわたって安定した検出信号（検出電圧）を得ることが困難となるという問題を生じている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、抵抗率測定のために、装置・搬送ロボット等を止める必要もなく、既存の半導体製造工程のフローのままで、変更することなく抵抗率を測定することを可能とする、非接触式の高精度渦電流式のシート抵抗測定器およびそのシート抵抗測定器を用いた電子部品製造方法を提供することを目的としている。
【００２４】
本発明のシート抵抗測定器は、以上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、磁界を発生するコイルを有し、上記薄膜に上記磁界による渦電流を形成するためのセンサヘッドが、基板の片面に対し磁界の磁力線を照射できるように設けられ、上記渦電流による磁界の変化量に基づいて、薄膜のシート抵抗を検出するためのシート抵抗検出手段が設けられ、コイルと共振状態を形成するコンデンサおよび電圧検出用抵抗器が設けられ、上記コイルの温度を制御する温度制御手段が設けられていることを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、センサヘッドを基板の片面に対して所定の位置、つまり基板の片面にコイルからの磁界が横切るように設置し、コイルからの磁界の磁力線が薄膜を通るので、上記薄膜に磁力線による渦電流が発生する。また、コイルと共振状態を形成するコンデンサを設けたことにより、強力な磁界を発生させることができる。
【００２６】
これにより、上記構成では、上記渦電流はジュール熱となって消費されるので、その渦電流損失分に応じてコイルのインピーダンスが変化し、上記インピーダンスの変化量に基づいて電圧検出用抵抗器に電圧差が発生することから、その電圧差に基づいてシート抵抗検出手段は薄膜のシート抵抗を検出することが可能となる。
【００２７】
また、上記構成では、センサヘッドが、基板の片面に対し磁界の磁力線を照射できるように設けられているので、従来の両側式渦電流法と比べて、両側式渦電流法のように、コの字状のコアの互いに対面した各先端面の間のギャップ内に基板を挟むという不自由さを回避できて、上記センサヘッドによる測定範囲の自由度が高くできるから、例えば、電子部品製造の薄膜形成工程や、その薄膜形成工程後の工程に対しインラインにて容易に組み込むことができる。
【００２８】
さらに、上記構成では、センサヘッドからシート抵抗検出手段への渦電流による磁界の変化量に基づく信号を出力する際に、上記信号を伝達する、例えばケーブルが用いられるが、そのケーブルの浮遊容量Ｃと、上記浮遊容量Ｃを考慮して設けられているコンデンサにより、感度の再現性を確保でき、安定したシート抵抗測定器の製作が可能になる。
【００２９】
その上、上記構成では、コイルの温度を制御する温度制御手段を設けたので、例えば、上記コイルの温度を一定に維持するように温度制御手段によって制御することにより、上記コイルにおける、検出電圧に関する温度変動による電圧ドリフトを抑制できて、運転時、特に連続運転時において、シート抵抗の検出結果を安定に得ることができる。
【００３０】
上記シート抵抗測定器では、センサヘッドから出力される信号を増幅してシート抵抗検出手段に出力するための増幅回路が、センサヘッドの設置位置を考慮して設けられていることが望ましい。
【００３１】
上記シート抵抗測定器においては、センサヘッドに入力される入力信号、およびセンサヘッドから出力される信号を増幅してシート抵抗検出手段に出力するための増幅回路が、センサヘッドの設置位置を考慮して設けられていることが好ましい。
【００３２】
上記構成によれば、例えば、上記構成を厚み８ｍｍのロボットハンドに組み込む際に、上記ロボットハンドには、基板検知センサ等のアンプボックスが付属されているが、シート抵抗検出手段の設置場所に制約があり、よって、センサヘッドとシート抵抗検出手段との間に距離が必要となる。
【００３３】
また、ロボットハンドの動作によりセンサヘッドとシート抵抗検出手段とを結ぶケーブルが動くたびに生じるケーブルの容量変化や、外部からのノイズを受けるために、安定した測定ができないとき、上記増幅回路を用いることで、上記増幅回路を、前述のロボットハンドの付属のアンプボックス内に設置可能となり、増幅回路から出力された信号は外部からの悪影響を軽減されるので、安定した検出が可能となる。
【００３４】
上記シート抵抗測定器では、前記増幅回路に、前記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器が設けられていてもよい。上記構成では、コンデンサおよび電圧検出用抵抗器を増幅回路に設けたことにより、上記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器をセンサヘッドと一体的に設けることができて、上記センサヘッドの交換毎の上記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器を調整する手間を軽減できて、さらに安定したシート抵抗測定器を製作できる。
【００３５】
上記シート抵抗測定器においては、前記増幅回路は、センサヘッドに近接して設けられていることが好ましい。上記構成によれば、増幅回路を、センサヘッドに近接して設けたことにより、シート抵抗の検出時における外部からのノイズの悪影響をさらに軽減できる。
【００３６】
上記シート抵抗測定器では、センサヘッド内に、前記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器が設けられていてもよい。上記構成によれば、感度を変更するたびに、コンデンサを取り替える必要があり、また、ケーブルの浮遊容量の変動により感度調整が悪影響を受けることがあるが、上記構成により、ケーブルの捻じれや外部からのノイズの影響を抑制して、シート抵抗測定器の安定した製作を達成することができて、感度調整、作業性の向上、およびセンサヘッドの製作性を向上できる。
【００３７】
上記シート抵抗測定器においては、前記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器は、それぞれ、温度上昇に対する容量値および抵抗値の変化が抑制されたものであることが望ましい。
【００３８】
上記構成によれば、温度特性のよいコンデンサおよび電圧検出用抵抗器を用いることにより、連続使用中における、コイルとの共振状態における電圧ドリフトを低減することができる。コンデンサは、温度特性が−３０℃〜＋８５℃の範囲にて、０〜７０ｐｐｍ／℃のものが好ましく、電圧検出用抵抗器は、−５５℃〜＋８５℃の範囲にて０±２．５ｐｐｍ／℃のものが好ましい。
【００３９】
上記シート抵抗測定器では、渦電流損失分の検出電圧からシート抵抗を、４探針法によるシート抵抗値との曲線近似に基づく相関により算出する算出手段が設けられていることが望ましい。
【００４０】
従来では、４探針法によるシート抵抗値との相関が正の相関を有しているが、直線性を示す範囲のみで感度調整していたため、対象測定抵抗値の範囲が制約されており、また、各薄膜の材質により換算式を代えるように管理していたが、薄膜の材質が変わるたびに構成サンプル管理、換算式の増加のため、作業性が劣化していた。例えば、液晶工程のゲートＴａ膜の相関データのように、３〜３．５Ω／□付近では直線性を示すが、６Ω／□を超えると同じ測定データでも、上記直線性から外れ、検出精度も±１９％と劣化していた。
【００４１】
しかしながら、上記構成によれば、渦電流損失分の電圧と、４探針法によるシート抵抗値との相関を、曲線近似、例えば対数近似して算出する算出手段を有することにより、６Ω／□を超える抵抗値の範囲でも、検出精度も例えば±８％で約４倍の検出範囲を有して検出範囲も広域化できて、薄膜の材質の変化への対応度を向上できる。
【００４２】
上記シート抵抗測定器においては、前記センサヘッドは、コイルを収納する本体を備え、上記本体に通気口を、前述の温度制御手段として有していることが好ましい。上記構成によれば、通気口を設けたことにより、連続使用時に数百ｋＨｚ以上の高周波電力が印加されるコイルの温度上昇を抑制できるので、温度上昇に伴う、センサヘッドからの信号の電圧ドリフトを軽減できて、シート抵抗の検出を安定化できる。
【００４３】
また、上記構成は、特に液晶、半導体工程内のクリーンルーム内では一定の温度管理（２５±１℃）を行うためにＨＥＰＡ（温度が一定な気流を一定量流す温度管理装置）等の温度制御手段による一定気流下に、センサヘッドを設置することで、より一層の効果（測定結果の安定性）を発揮できる。
【００４４】
上記シート抵抗測定器では、前記薄膜と、センサヘッドとの距離を調節する調節手段が設けられていることが望ましい。上記構成によれば、薄膜のシート抵抗を検出するには、センサヘッドと薄膜との距離（測定高さ）に、感度が最も良好となる最適値が存在するので、上記調整手段を設けたことにより、薄膜の材質が変更された場合でも、感度調整、つまり感度の最適化を容易にできる。
【００４５】
本発明の電子部品製造方法は、前記の課題を解決するために、薄膜形成装置にて基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程を含む電子部品製造方法において、上記のシート抵抗測定器を用いて上記薄膜のシート抵抗値を検出し、検出したシート抵抗値に基づいて上記薄膜形成工程を制御することを特徴としている。
【００４６】
上記方法によれば、上記シート抵抗測定器により、常時、基板上の薄膜のシート抵抗を検出できるので、形成された薄膜のシート抵抗の異常に対し迅速に薄膜形成工程を制御できて、ゲートＴａ膜等の薄膜を有する電子部品製造の歩留りを改善できる。
【００４７】
上記電子部品製造方法では、上記のシート抵抗測定器を薄膜形成装置内、例えば、薄膜形成の各工程のフローおけるロードロック室以降の位置に設置してもよい。上記方法によれば、上記のシート抵抗測定器を薄膜形成装置内に設置したことにより、形成された薄膜のシート抵抗を、その形成直後に迅速に検出できるので、形成された薄膜のシート抵抗の異常に対し迅速に薄膜形成工程を制御でき、電子部品製造の歩留りを改善できる。
【００４８】
上記電子部品製造方法においては、上記のシート抵抗測定器を薄膜形成工程後の各製造工程内つまりインラインに設置してもよい。上記方法によれば、例えば、薄膜形成工程から出された直後の基板の温度は、例えば、８０℃程度と高く、その温度がシート抵抗の検出に悪影響を及ぼすことがあるが、上記のシート抵抗測定器を薄膜形成工程後のインラインに設置したことにより、上記悪影響を回避できて、薄膜のシート抵抗の検出の迅速化をある程度確保しながら、上記シート抵抗の検出を確実化できる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１ないし図２２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５０】
上記シート抵抗測定器は、図２に示すように、ゲート用Ｔａ薄膜等の薄膜１ａが表面に形成された基板である半導体ウエハ１の上記薄膜１ａに対向配置された、高周波電力による磁界を発生するためのコイル２ａを有するセンサヘッド２を有している。上記コイル２ａは、コアレス式の円筒状のものである。また、上記センサヘッド２に高周波電力を供給すると共に上記センサヘッド２からの検出信号を直流電圧に変換して出力するアンプ（シート抵抗検出手段）５とを備えている。
【００５１】
上記センサヘッド２は、有底かつ蓋部を有する円筒状のケース２ｂを有している。上記ケース２ｂは、非磁性体からなっている。上記蓋部は、非磁性体からなる円形板状のものであり、ケース２ｂに対し着脱自在になっている。上記非磁性体としては、塩化ビニル樹脂、ＭＣナイロン、セラミックなどが挙げられる。ＭＣナイロンを用いた場合には、ＭＣナイロンが光透過性を有するので、内部を容易に観察できる。
【００５２】
よって、上記センサヘッド２は、磁界（図中矢印）２ｃを半導体ウエハ１に向かって、つまり磁界２ｃの各磁力線の中心線が、薄膜１ａに対して直交するように発生させ、この磁界２ｃにより上記半導体ウエハ１の薄膜１ａ内に渦電流を発生させるようになっている。このようなセンサヘッド２は、半導体ウエハ１の一方の面にのみ、つまり片面に対向するように設けられている。このとき、半導体用ウエハ１の薄膜形成面は、センサヘッド２への対向面であってもよいし、また、背向面であってもよい。
【００５３】
上記センサヘッド２に近接して、増幅回路基板３が、アンプ５からの高周波電力を増幅して、センサヘッド２に入力すると共に、コイル２ａからの検出電圧を増幅してアンプ５に出力するように設けられている。よって、上記渦電流の発生に基づくコイル２ａでの磁界変化量がアンプ５に増幅回路３を介して入力されるようになっており、磁界を発生するセンサヘッド２と、上記センサヘッド２に対して半導体ウエハ１が所定の距離で配置されたとき、上記センサヘッド２により発生した磁界の変化量を渦電流損を示す検出電圧に置き換えて、アンプ５により検出される。
【００５４】
次に、シート抵抗測定器の電気回路の概略は図３に示すとおりである。まず、センサヘッド２においては、コイル２ａのインダクタンスＬと、コイル２ａの電気抵抗ｒとが直列に接続され、かつ、上記インダクタンスＬと電気抵抗ｒとに対し並列にコイル２ａの浮遊容量Ｃ０  が接続されている。アンプ５とコイル２ａとを接続するケーブル４１では、アンプ５およびセンサヘッド２に対して並列にケーブル浮遊容量Ｃが接続されていることになる。アンプ５では、交流駆動電圧発生部５ａと検流計５ｂと検出用負荷（電圧検出用抵抗器）Ｒ１  と感度調整用のコンデンサＣ１  とが互いに直列に接続されている。
【００５５】
上記感度調整用のコンデンサＣ１  は、高周波電力の周波数、コイル２ａの浮遊容量Ｃ０  やケーブル浮遊容量Ｃを考慮して、常時、コイル２ａを共振状態に維持できるように設定されている。このようにコイル２ａが共振状態となっているので、センサヘッド２を半導体ウエハ１の一方の面にのみ対向するように設けても、コイル２ａから強力な磁界を半導体用ウエハ１に対し発生させることが可能となる。
【００５６】
このようにセンサヘッド２が、半導体ウエハ１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、上記半導体ウエハ１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上記基板である半導体ウエハ１上に形成された薄膜１ａのシート抵抗を測定することができる。
【００５７】
つまり、製造ライン上（インライン）で半導体ウエハ１上の薄膜１ａ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手間を省ける。したがって、センサヘッド２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。
【００５８】
しかも、センサヘッド２と半導体ウエハ１とは、半導体ウエハ１上の薄膜１ａ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２は半導体ウエハ１上の薄膜１ａに対し非接触にて、上記薄膜１ａのシート抵抗を測定することができる。
【００５９】
したがって、センサヘッド２が半導体ウエハ１あるいは半導体ウエハ１上の薄膜１ａを損傷させることを確実に防止しながら、半導体ウエハ１上の薄膜１ａのシート抵抗を測定することができる。
【００６０】
また、半導体ウエハ１が大きなガラス基板で構成されたものであっても、インラインで薄膜１ａ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１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。このような効果は、６８０×８８０ｍｍ２  などの大型基板になるほど、１枚当たりのコストが大きくなるので、より有効なものとなる。
【００６１】
さらに、このようなシート抵抗測定器を用いることにより、既存の製造ラインを使用して半導体ウエハ１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手間を省ける。
【００６２】
そして、シート抵抗測定器では、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、コイル２ａの温度を制御つまり温度上昇を抑制する温度制御手段として、溝部２ｄ、主通気口２ｅ、一対の副通気口２ｆ、一対の側部通気口２ｇがそれぞれ設けられている。溝部２ｄは、ケース２ｂの底部の表面に十字状に、その中心がケース２ｂの中心軸と同軸となるように形成されている。
【００６３】
主通気口２ｅは、円筒状であり、ケース２ｂの中心軸と同軸状にケース２ｂの外部と連通するように形成されている。副通気口２ｆは、円筒状であり、ケース２ｂの中心軸と平行に、かつ、主通気口２ｅを挟んで対向する位置となる溝部２ｄの先端部に、ケース２ｂの外部と連通するようにそれぞれ形成されている。
【００６４】
側部通気口２ｇは、円筒状であり、ケース２ｂの側壁部に、各副通気口２ｆにそれぞれ近接した位置に、側部通気口２ｇの中心軸がケース２ｂの中心軸に対し直交する方向に、ケース２ｂの外部と連通するように一対形成されている。コイル２ａのコイル線の接続用穴２ｈが、溝部２ｄにおける、各副通気口２ｆが形成された位置と異なる、他の先端部に穿設されている。なお、上記各通気口の形状については、上記に限定されるものではなく、他の形状、例えば角筒状であってもよい。
【００６５】
このようなケース２ｂでは、図１（ｂ）に示すように、各側部通気口２ｇから、温度が一定の空気といった気体の冷却用冷媒を流入し、コイル２ａの周囲を通過して、溝部２ｄを通り、主通気口２ｅ、一対の副通気口２ｆから外部に流出するようになっている。これにより、上記構成では、冷却用冷媒の通過によりコイル２ａの温度を一定に維持できる。
【００６６】
ところで、ケース２ｂを密閉型に設定すると、図４に示すように、数百ｋＨｚ以上の高周波電力をコイル２ａに印加するため、ケース２ｂ内部の温度が上昇し電圧ドリフトを生じていた。
【００６７】
しかしながら、本発明では、コイル２ａの温度を制御する温度制御手段としての各溝部２ｄ、主通気口２ｅ、一対の副通気口２ｆ、および各側部通気口２ｇを設けたので、例えば、上記コイル２ａの温度を一定に維持するように主通気口２ｅ等によって制御することにより、上記コイル２ａにおける、検出電圧に関する温度変動による電圧ドリフトを、図５に示すように、抑制できて、運転時、特に連続運転時において、シート抵抗の検出結果を安定に得ることができる。
【００６８】
以下に、上記シート抵抗測定器についてさらに詳細に述べる。まず、図２に示すように、前記アンプ５は、センサヘッド２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、この増幅信号を検出結果としての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７に出力するようになっている。
【００６９】
上記Ａ／Ｄ変換器７は、アンプ５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、マイクロコンピュータ等の制御装置８に出力するようになっている。上記制御装置８は、Ａ／Ｄ変換器７からのデジタル信号に基づいて半導体ウエハ１表面に形成されている薄膜１ａのシート抵抗値を算出すると共に、このシート抵抗値をメモリに保存するようになっている。
【００７０】
上記制御装置８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１表面の薄膜１ａ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（図示せず）に出力すると共に、半導体ウエハ１表面に薄膜１ａを形成する薄膜形成装置（図示せず）に出力するようになっている。
【００７１】
上記ＣＩＭ工程管理システムは、半導体ウエハ１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ので、半導体ウエハ１の薄膜１ａ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１の製造を回避するように、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ようになっている。
【００７２】
また、薄膜形成装置は、半導体ウエハ１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薄膜１ａを形成する装置である。したがって、半導体ウエハ１の薄膜１ａのシート抵抗が異常である場合には、早速に薄膜１ａの形成動作を停止させるようになっている。
【００７３】
以上のように、制御装置８は、半導体ウエハ１の薄膜１ａ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工程管理システムおよび薄膜形成装置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、薄膜１ａが不良である半導体ウエハ１の製造数を必要最小限にとどめることが可能となる。
【００７４】
また、制御装置８は、半導体ウエハ１表面に形成された薄膜１ａのシート抵抗値を表示するための、液晶表示装置などのモニタ８ａが設けられている。これにより、制御装置８のモニタ８ａをモニタリングするだけで、監視者は半導体ウエハ１の薄膜１ａのシート抵抗の異常を見いだすことができる。
【００７５】
したがって、監視者は、制御装置８のモニタ８ａ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１の薄膜１ａのシート抵抗が正常になるように、迅速にＣＩＭ工程管理システムおよび薄膜形成装置を操作することで、薄膜１ａが不良である半導体ウエハ１の製造数をさらに軽減することが可能となる。
【００７６】
また、制御装置８に設けられたモニタ８ａには、後述するコイル温度の変化や他の薄膜１ａ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８のモニタ８ａを見ながら種々の設定を行いながら、半導体ウエハ１の薄膜１ａの膜質を管理することができる。
【００７７】
次に、上記のシート抵抗測定器の構造についてさらに説明すると、まず、前記の増幅回路基板３は、センサヘッド２の底面側に、ケース２ｂの底面と互いに平行となるように離間し、かつ、増幅回路基板３の背面側を上記底面に面して取り付けられている。上記増幅回路基板３は、コイル２ａへの高周波電力を増幅する、後述する入力側増幅回路、およびコイル２ａのインピーダンスを検出した検出信号を増幅して出力する、後述する出力側増幅回路とを有するものである。また、センサヘッド２と増幅回路基板３とを離間して、互いに平行となるように支持すると共に電気的に互いに接続する連結部３ａが、四隅部にてそれぞれ形成されている。
【００７８】
また、アンプ５は、上記コイル２ａに接続された高周波発振回路（図示せず）と、上記高周波発振回路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（図示せず）とを有している。上記高周波発振回路では、コイル２ａに出力した高周波電力と上記コイル２ａから戻った高周波電力とが薄膜１ａ上で発生した渦電流の発生により変化することになる。
【００７９】
この渦電流の大きさは、シート抵抗値の測定の対象となる薄膜１ａとセンサヘッド２との距離、センサヘッド２の大きさ、薄膜１ａの材質や厚さによって決定されるので、この渦電流の大きさに相関して検出される高周波電力の検出値が変化する。
【００８０】
上記の高周波電力の変化は、高周波発振回路から変調波として検波回路に入力され、上記検波回路にて上記変調波から信号波が分離される。この信号波は電圧値に変換され、Ａ／Ｄ変換器７に入力される。
【００８１】
ところで、半導体ウエハ１の製造ラインにおいて、例えば薄膜１ａのシート抵抗値が所定の範囲を越えた場合には、上記薄膜１ａが形成された半導体ウエハ１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１を取り除いている。
【００８２】
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１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１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。
【００８３】
本発明のシート抵抗測定器では、センサヘッド２の高さを、例えば８ｍｍ以下に設定できるので、ロボットハンドにセンサヘッド２を取り付けてシート抵抗の検出および測定を行うことができる。
【００８４】
次に、電子部品製造各工程における、インラインに設置されたロボットハンドに対し、センサヘッド２を埋め込んで用いる、インライン化シート抵抗測定器の場合について説明する。
【００８５】
まず、上記インライン化シート抵抗測定器は、前述したように薄型化を図ったセンサヘッド２を、図６に示すように、複数有しており、ロボットハンド３１の半導体ウエハ１を保持するための、先端部である長方形板状のハンド部３１ａに埋め込まれている。
【００８６】
上記ハンド部３１ａには、空気の吸引等により、上方の表面に半導体ウエハ１を吸着保持するための吸着パッド３２が、ハンド部３１ａの先端部側と基端部側とに、一対ずつ例えば４個設けられている。なお、吸着パッド３２の個数は特に限定されるものではない。
【００８７】
また、半導体ウエハ１がハンド部３１ａにより吸着保持されるとき、上記吸着パッド３２近傍では、半導体ウエハ１とハンド部３１ａとの距離が上記半導体ウエハ１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２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。また、このようなロボットハンド３１では、半導体用ウエハ１の検知用のセンサ（図示せず）が各吸着パッド３２にそれぞれ設けられており、そのセンサ用のアンプボックス３１ｂがハンド部３１ａの基端側に設置されている。
【００８８】
前記のコイル２ａ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１．５ｍＨとしている。これにより、本実施の形態のセンサヘッド２は、ケース２ｂの蓋部の厚みなどを考慮して厚み（高さ）約７ｍｍに設計されたことになる。したがって、上記のように形成されたセンサヘッド２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。また、各センサヘッド２に対する各増幅回路基板３については、アンプボックス３１ｂに設けることができる。
【００８９】
次に、上記センサヘッド２におけるシート抵抗値の検出特性は、例えば９種類の各試料（材質や、厚さを代えたもの）である薄膜１ａ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種類の薄膜１ａをセンサヘッド２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にて示すことができる。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、例えばＹ＝１．２１２６Ｘ＋４．０１０３で表される。
【００９０】
したがって、センサヘッド２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。
【００９１】
また、本実施の形態に係る渦電流式のシート抵抗測定器では、上記のシート抵抗値校正直線の傾きから、市販の距離センサであ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、同様に測定した、市販の距離センサである渦電流式シート抵抗測定器が示すシート抵抗値校正直線の傾きは０．４８３５であるのに対して、本実施の形態に係るシート抵抗測定器のシート抵抗値校正直線の傾きが１．２１２６であった。したがって、本実施の形態に係るセンサヘッド２を用いれば、ＡｌやＴａなどの低抵抗薄膜１ａ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。
【００９２】
以上のことから、上記のセンサヘッド２は、市販品を用いたセンサヘッド２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２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。
【００９３】
これにより、製造ラインを搬送されている半導体ウエハ１に対して形成された薄膜１ａ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１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。
【００９４】
したがって、製造ラインの半導体ウエハ１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１を搬送することが防止され、正常なシート抵抗値の半導体ウエハ１のみを搬送することができ、この結果、半導体ウエハ１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を省けて、作業効率の向上を図ることができる。
【００９５】
なお、上記では、長方形板状のロボットハンド３１にセンサヘッド２を設けた例を挙げたが、上記に限定されるものではなく、例えば図７に示すように、略Ｕの字状のハンド部３１ａ上に、複数のセンサヘッド２を設けてもよい。
【００９６】
以下に、コアレス方式のコイル２ａを用いた利点について説明する。まず、コアにも渦電流が発生することによる温度上昇を回避できるので、コイル２ａから出力電圧の温度特性が改善され、出力電圧のドリフトが抑制されるから、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を回避できるので、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。
【００９７】
また、上記のように、センサヘッド２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２を設計することが可能となる。
【００９８】
また、コイル２ａを巻回するだけでセンサヘッド２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２の製造にかかる費用を大幅に低減できる。
【００９９】
ところで、上記コイル２ａは、単線の銅線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２ａの交流抵抗が増加し、銅線の周囲にだけ電流が流れる現象いわゆる表皮効果が発生する。このため、単線の銅線を巻回したコイル２ａを用いたセンサヘッド２では、感度の向上に限界がある。
【０１００】
そこで、単線の銅線の代わりに、より細い銅線を複数本捩じり合わせたより線（以下、リッツ線と称する）を用いることが考えられる。この場合、高周波域では、リッツ線の各々の銅線では表皮効果が生じるものの、各銅線が捩じり合わされているので、リッツ線において電流は効率よく流れる。つまり、リッツ線を用いたコイル２ａ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２ａの感度を向上させることが可能となる。
【０１０１】
上記の構成において、コアレス式のセンサヘッド２において、リッツ線を巻回してコイル２ａ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。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、コイル２ａ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、これに限定されるものではなく、感度調整用のコンデンサＣ１  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。
【０１０３】
上記のシート抵抗測定器においては、センサヘッド２とアンプ５とは銅線などからなるケーブル４１で電気的に接続されている。また、センサヘッド２とアンプ５とを接続するケーブル４１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。
【０１０４】
このため、センサヘッド２とアンプ５との距離が長い場合、センサヘッド２とアンプ５とを接続するケーブル４１も長くなり、上記ケーブル４１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。
【０１０５】
また、センサヘッド２を条件設定したコンデンサの値で設計しても、ケーブル４１の浮遊容量の影響を受けることから、ケーブル４１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２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。
【０１０６】
そこで、本実施の形態では、図２、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、増幅回路基板３をセンサヘッド２に近接して設けたことにより、ケーブル４１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２の製作を安価に安定してできるようになっている。
【０１０７】
このような増幅回路基板３について、以下に詳しく説明する。まず、増幅回路基板３は、上記センサヘッド２に対し、所定の間隔にて離間して平行となるように取り付けられている。上記増幅回路基板３およびセンサヘッド２を支持して、上下方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺ軸ステージ（調整手段）４２が設けられている。このようなＺ軸ステージ４２により、センサヘッド２は、半導体ウエハ１に対して所定の距離ｌを隔てて配置されるようなっている。
【０１０８】
上記増幅回路基板３は、図９に示すように、センサヘッド２の信号の入力側に接続されたユニティゲイン回路である入力増幅部３ｂと、上記センサヘッド２の信号の出力側に接続されたユニティゲイン回路である出力増幅部３ｃとを有している。
【０１０９】
上記入力増幅部３ｂは、高周波電源などを含むアンプ５にケーブル４１により電気的に接続されており、駆動部としての交流駆動電圧発生部５ａから、上記ケーブル４１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２のコイル２ａに印加するようになっている。
【０１１０】
一方、上記出力増幅部３ｃは、出力側にアンプ５の検流計５ｂとしての電圧信号検出部に接続されており、センサヘッド２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５に供給するようになっている。上記の増幅回路基板３はセンサヘッド２に対して、必要最小限の長さのケーブル４１で電気的に接続されている。
【０１１１】
このような増幅回路基板３では、検出精度の不足および安定性不足、ＩＴＯ等の高抵抗の薄膜の抵抗測定の、２４時間の安定検出が困難といった問題点を回避できる。上記ユニティゲイン回路である各入力増幅部３ｂおよび出力増幅部３ｃには、規格値として、例えば、１００Ｖ／μｓのスルー・レート、ゲイン１で安定動作の１６ＭＨｚ帯域幅、０．０１％に対して３５０ｍｓのセトリング時間（１００ｐＦと５００Ωの並列負荷を駆動したとき）という性能を備えた高精度の１６ＭＨｚ対応ＯＰアンプを用い、より一層の安定性を確保するため、例えば図１０に示すような、実装基板をアートワーク（実装配置）し、例えば、抵抗値バラツキ０．１％、電解コンデンサ：２２μＦ（５０Ｖ）、感度調整用のコンデンサＣ１  ：５１ｐＦ（±６０ｐｐｍ）、ピッチ５ｍｍにて実装して作製した。
【０１１２】
以上のように、センサヘッド２に近接して増幅回路基板３が設けられることで、ケーブル４１の浮遊容量に影響されずに、上記センサヘッド２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。
【０１１３】
また、センサヘッド２は、ケーブル４１の浮遊容量に影響されないので、上記ケーブル４１の長さの制限を軽減できる。これにより、センサヘッド２と上記センサヘッド２に高周波電力を印加するためのアンプ５との距離の設定に関する自由度を高め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。
【０１１４】
上記のように、センサヘッド２をＺ軸ステージ４２に固定した場合、増幅回路基板３はセンサヘッド２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。また、前述したように、センサヘッド２をロボットハンド３１（図６参照）に組み込む場合には、増幅回路基板３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の裏面に増幅回路基板３を設けてもよく、その取付位置については特に限定されるものではない。
【０１１５】
また、上記では、検出用負荷Ｒ１  と感度調整用のコンデンサＣ１  とが、アンプ５に設置された例を挙げたが、それに限定されるものではなく、例えば図１１および図１２に示すように、センサヘッド２に設置してもよい。図１２に示したセンサヘッド２では、ケーブル４１は、３線であり、信号電圧出力用、駆動電圧入力用、アースされるＧＮＤ用である。
【０１１６】
ところで、シート抵抗測定器の感度を変更するため、感度調整用のコンデンサＣ１  びコンデンサを取り替える必要があり、また、ケーブルの浮遊容量の変動により感度調整が悪影響を受けることがある。
【０１１７】
しかしながら、上記構成により、ケーブル４１の捻じれや外部からのノイズの影響を抑制して、シート抵抗測定器の安定した製作を達成することができて、感度調整、作業性の向上、およびセンサヘッド２の製作性を向上できる。
【０１１８】
前記の制御装置８において、算出手段として、渦電流損失分の検出電圧からシート抵抗を、４探針法によるシート抵抗値との曲線近似に基づく相関により算出できるようになっている。
【０１１９】
従来では、４探針法によるシート抵抗値との相関が正の相関を有しており、その直線性を示す範囲のみで感度調整していたため、対象測定抵抗値の範囲が制約されており、また、各薄膜１ａの材質により換算式を代えるように管理していたが、薄膜１ａの材質が変わるたびに構成サンプル管理、換算式の増加のため、作業性が劣化していた。例えば図１３に示すように、、液晶工程のゲートＴａ膜の相関データのように、３〜３．５Ω／□付近では直線性を示すが、６Ω／□を超える範囲では、同じ測定データでも、上記直線性から外れ、検出精度も±１９％と劣化していた。
【０１２０】
しかしながら、図１４に示すように、渦電流損失分の電圧と、４探針法によるシート抵抗値との相関を、曲線近似、例えば対数近似して算出する算出手段としての上記の制御装置８を有することにより、６Ω／□を超える抵抗値の範囲でも、検出精度も例えば±８％で約４倍の検出範囲を有して検出範囲も広域化できて、薄膜１ａの材質の変化への対応度を向上できる。
【０１２１】
また、シート抵抗測定器では、多種の薄膜１ａに対応するために、測定対象に応じた感度調整が必要となる。薄膜１ａに渦電流を発生させるには、測定対象に対して近いほど印加磁界が大きくなり、感度も向上すると考えられる。
【０１２２】
しかしながら、例えば、液晶パネルの製造工程におけるゲートＴａ単膜を薄膜１ａとして半導体用ウエハ１上に形成する場合、図１５に示すように、センサヘッド２と薄膜１ａとの距離である測定高さが１ｍｍのとき、４探針法との相関が悪く、測定高さを徐々に大きくして１．８ｍｍに設定すると、４探針法との相関が図１６に示すように、良くなった。このことから、ゲートＴａ単膜の測定の場合には、測定高さが２ｍｍが感度良好となる。
【０１２３】
したがって、センサヘッド２をＺ軸方向に移動させる前述したＺ軸ステージ４２を測定高さの調整手段として設けたことにより、測定高さを変更することで、４探針法との相関が良好な最適な条件を設定できて、薄膜１ａの材質や厚さが変更された場合でも、容易に感度調整できる。
【０１２４】
なお、上記では、温度制御手段として主通気口２ｅ等を設けた例を挙げたが、さらに、図１７に示すように、特に液晶、半導体工程内のクリーンルーム内にて一定の温度管理（２５±１℃）を行うためのＨＥＰＡ（温度が一定な気流を一定量流す温度管理装置）４４を温度制御手段として設け、そのＨＥＰＡ４４による一定気流下に、センサヘッド２を設置することで、より一層の効果（測定結果の安定性）を発揮するようにしてよい。その上、上記ＨＥＰＡ４４を用いたことにより、さらに、薄膜１ａ上やセンサヘッド２上への塵埃の付着を防止できて、より安定したシート抵抗の測定が可能となる。
【０１２５】
このようなシート抵抗測定器を電子部品製造方法の各工程に設置することにより、薄膜１ａを有する半導体用ウエハ１の製造において、上記半導体用ウエハ１の突発的な不良の発生が長期化することを低減できて、安定した電子部品の製造を可能とする。例えば図１８に示すように、３６０×４６５ｍｍ２  の液晶基板としての半導体用ウエハ１の中央部１ヵ所における、薄膜１ａとしてのゲートＴａ単膜のシート抵抗をモニタした際のデータでは、シート抵抗値が２〜５Ω／□が許容できる範囲（ＯＫの範囲）であり、安定したシート抵抗が測定できていることを示している。
【０１２６】
一方、例えば図１９に示すように、突発不良が発生したデータでは、このシート抵抗の測定により、薄膜１ａとしてのゲートＴａ単膜のシート抵抗の異常を検出し、この検出以降の成膜条件を、シート抵抗が正常となるように変更することにより、液晶基板の歩留りの改善に大きく貢献したことを示している。参考に、１ロット（液晶基板２０枚）当たり約５０万円がゲートＴａ単膜までのコストである。
【０１２７】
ところで、上記シート抵抗測定器を、枚葉式のスパッタリング装置などは、ゲートロック室から搬出された半導体用ウエハ１は、基板温度が８０℃と高く、シート抵抗の測定に悪影響を及ぼすため、シート抵抗のインラインモニタが困難になる。
【０１２８】
ここで、例えば図２０に示すように、成膜工程の次工程のフォトラインでの搬送ステージ下の載置台１０に、本発明のシート抵抗測定器を設置することにより、インラインでのシート抵抗のモニタを可能とし、シート抵抗の異常が判明した際に、即座に、ＣＩＭ工程管理システム（図示せず）に対し、エラー信号を出力すると共に、図２１に示すフローチャートに示す工程フロー管理にて安定して電子部品を製造することを可能とする。
【０１２９】
このような載置台１０には、半導体用ウエハ１を支持する各基板支えピン１０ａが複数立設され、また、基板検知センサ１０ｂが上面に設置され、かつ、基板検知センサ１０ｂを制御するマイクロコンピュータ等の制御部１０ｃが内蔵されている。この制御部１０ｃからの検出結果は、制御装置８に出力されるようになっている。
【０１３０】
以下に、上記フローチャートによる電子部品製造方法について説明する。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１、つまり基板）がないときの出力電圧Ｖ０  を測定する（ステップ１、以下、ステップをＳと略す）。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、製造ライン上にて順次搬送されている各半導体ウエハ１に対して１枚毎にシート抵抗値をそれぞれ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。
【０１３１】
続いて、Ｖ０  とＶ１  との差（ΔＶ）を求める（Ｓ３）。次いで、ΔＶに基づいてシート抵抗換算を行う（Ｓ４）。そして、Ｓ４で得られたシート抵抗を制御装置８のモニタにより表示し（Ｓ５）、保存する。次に、そのシート抵抗の結果をＣＩＭ工程管理システムに出力する。
【０１３２】
続いて、所定ロット数の半導体ウエハ１のシート抵抗換算が行われたか否かが制御部１０ｃまたは制御装置８により判断される（Ｓ６）。ここでは、例えば、１ロットを２０枚の半導体ウエハとする。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１のシート抵抗を求める。
【０１３３】
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１のシート抵抗検出を終了するか否かが判断される（Ｓ７）。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１のシート抵抗測定を行う。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。
【０１３４】
以上の処理によれば、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。
【０１３５】
その上、上述のように、共振回路に含まれる感度調整用のコンデンサＣ１  と抵抗Ｒ１  を、温度特性が超精密となる素材で構成することにより、上記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。
【０１３６】
なお、上記の処理方法では、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。
【０１３７】
以上のように、本願発明のシート抵抗測定器を電子部品製造方法に用いることにより、電子部品製造方法である、半導体ウエハ１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１が不良、すなわち半導体ウエハ１上に形成された薄膜１ａが不良であると判定された場合には、修正といった対応制御が迅速に可能となる。
【０１３８】
これにより、上記方法では、半導体ウエハ１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８のモニタ８ａ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１の状態を容易に把握することができる。
【０１３９】
したがって、上記方法では、半導体ウエハ１上に形成された薄膜１ａに対して疵・破損を防止しながら、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１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。
【０１４０】
よって、上記方法においては、半導体ウエハ１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１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薄膜１ａを半導体ウエハに形成することができる。
【０１４１】
なお、上記では、温度制御手段として、溝部２ｄ、主通気口２ｅ、一対の副通気口２ｆ、一対の側部通気口２ｇをそれぞれ設けた例を挙げたが、それに限定されるものではなく、例えば図２２に示すように、各側部通気口２ｇを省いてもよい。
【０１４２】
また、上記では、コイル２ａには、コアレス式のものを用いた例を挙げたが、例えば、フェライトコア等の円柱状のコアをコイル２ａ内に挿入したものでもよい。
【０１４３】
【発明の効果】
本発明のシート抵抗測定器は、以上のように、磁界を発生するコイルを有し、基板上の薄膜に上記磁界による渦電流を形成するためのセンサヘッドが、基板の片面に対し磁界の磁力線を照射できるように設けられ、上記渦電流による磁界の変化量に基づいて、薄膜のシート抵抗を検出するためのシート抵抗検出手段が、コイルと共振状態を形成するコンデンサおよび電圧検出用抵抗器を有して設けられ、上記コイルの温度を制御する温度制御手段が設けられている構成である。
【０１４４】
それゆえ、上記構成は、コイルの温度を制御する温度制御手段を設けたので、例えば、上記コイルの温度を一定に維持するように温度制御手段によって制御することにより、上記コイルにおける、検出電圧に関する温度変動による電圧ドリフトを抑制できて、運転時、特に連続運転時において、シート抵抗の検出結果を安定に得ることができるという効果を奏する。
【０１４５】
本発明の電子部品製造方法は、以上のように、薄膜形成装置にて基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程を含む電子部品製造方法において、上記のシート抵抗測定器を用いて上記薄膜のシート抵抗値を検出し、検出したシート抵抗値に基づいて上記薄膜形成工程を制御する方法である。
【０１４６】
それゆえ、上記方法は、上記シート抵抗測定器により、常時、基板上の薄膜のシート抵抗を検出できるので、形成された薄膜のシート抵抗の異常に対し迅速に薄膜形成工程を制御できて、ゲートＴａ膜等の薄膜を有する電子部品製造の歩留りを改善できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシート抵抗測定器におけるセンサヘッドの説明図であり、（ａ）は、上記センサヘッドのケースおよびそのケースに収納されるコイルの組立斜視図であり、（ｂ）は、上記ケースに形成された主通気口、各副通気口、各側部通気口および溝部を示す斜視図である。
【図２】上記シート抵抗測定器の概略構成図である。
【図３】上記シート抵抗測定器の概略回路図である。
【図４】上記シート抵抗測定器において、ケースが密閉型の場合の温度変化を示すグラフである。
【図５】上記シート抵抗測定器において、ケースに主通気口等を形成した場合の温度変化を示すグラフである。
【図６】上記シート抵抗測定器をロボットハンドに設けた場合を示す、概略斜視図である。
【図７】上記シート抵抗測定器を他のロボットハンドに設けた場合を示す、概略斜視図である。
【図８】上記シート抵抗測定器をＺ軸ステージに設置した場合の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。
【図９】上記シート抵抗測定器における、増幅回路基板の回路図である。
【図１０】上記増幅回路基板の各部品の配置図である。
【図１１】上記シート抵抗測定器の他の例を示す概略回路図である。
【図１２】上記シート抵抗測定器の概略斜視図である。
【図１３】上記シート抵抗測定器において、４探針法によるシート抵抗値と、検出電圧との相関を直線相関により示したグラフである。
【図１４】上記シート抵抗測定器において、４探針法によるシート抵抗値と、検出電圧との相関を曲線相関により示したグラフである。
【図１５】上記シート抵抗測定器において、測定高さが１ｍｍのときの、各測定データを示すグラフである。
【図１６】上記シート抵抗測定器において、測定高さが１．８ｍｍのときの、各測定データを示すグラフである。
【図１７】上記シート抵抗測定器を、ＨＥＰＴ内に用いた例を示す概略斜視図である。
【図１８】上記シート抵抗測定器において、正常成膜ロットデータを示すグラフである。
【図１９】上記シート抵抗測定器において、突発不良の発生から、正常成膜に迅速に復帰した成膜ロットデータを示すグラフである。
【図２０】上記シート抵抗測定器を、成膜工程の次工程のフォトラインでの搬送ステージ下に設置した場合の概略構成図である。
【図２１】上記シート抵抗測定器を用いた電子部品製造方法における、シート抵抗の測定工程を示すフローチャートである。
【図２２】上記シート抵抗測定器における、ケースの他の形状を示す説明であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は断面図である。
【図２３】従来の４探針法によるシート抵抗の測定方法を示す、概略斜視図である。
【図２４】従来の両側式渦電流法によるシート抵抗の測定方法を示す概略構成図である。
【図２５】渦電流法によるシート抵抗の測定原理を示す説明図である。
【図２６】渦電流法によるシート抵抗の測定原理を示す説明図である。
【図２７】上記シート抵抗の測定に用いられるコイルの抵抗温度係数を示す表である。
【符号の説明】
１    半導体用ウエハ（基板）
１ａ  薄膜
２    センサヘッド
２ｂ  ケース（本体）
２ｃ  磁界
２ｄ  溝部（温度制御手段）
２ｅ  主通気口（温度制御手段）
２ｆ  副通気口（温度制御手段）
２ｇ  側部通気口（温度制御手段）
３    増幅回路基板
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【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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