(57)【要約】【課題】  基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定することができる膜厚測定方法を提供することであり、また、多層膜の各膜厚を非破壊的にあるいは成膜プロセスにおいて安全に安価、簡易にかつ高精度で測定することができる膜厚測定方法を提供すること。【解決手段】  基板１上に形成された多層膜８の表面に超音波５を入射角θで斜入射した際の反射波７の反射率を測定し、反射率の強度が極小となる周波数（強度極小周波数）を指標として、多層膜８の内の一つの膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用いるものである。【選択図】  図３
2006201040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用いることを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項２】
基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用い、予め膜厚に対する高次モードの強度極小周波数を求めておき、膜厚測定時には高次モードの強度極小周波数を測定して膜厚を求めることを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項３】
基板上に形成された多層膜の表面に超音波を斜入射した際の反射率を測定し、前記反射率の強度が極小となる周波数（強度極小周波数）を指標として、前記多層膜の内の一つの膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用いることを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項４】
基板上に形成された多層膜の表面に超音波を斜入射した際の反射率を測定し、前記反射率の強度が極小となる周波数（強度極小周波数）を指標として、前記多層膜の内の一つの膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用い、予め膜厚に対する高次モードの強度極小周波数を求めておき、膜厚測定時には高次モードの強度極小周波数を測定して膜厚を求めることを特徴とする膜厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定する膜厚測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波を用いて基板上に形成された膜の厚さを測定する方法が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
超音波を用いた膜厚測定方法の具体例として、プリント基板上の銅箔の厚さを測定する場合について説明する。プリント基板に水を介して超音波パルスを入射角θで投射すると、特定の周波数ｆにおいて上層の銅箔中に表面波が励起する。そのため、反射波のスペクトルを見ると、その周波数ｆでディップ点（極小部分）が現れる。極小周波数ｆと銅箔の厚さｄを掛けた値は、被測定物の物質固有のものとなり、入射角θと表面波のモードが定まれば、ｆ・ｄ＝ｃ（一定）の関係が成立する。このｃをｆｄ値といい、膜厚ｄのわかった標準サンプルの極小周波数ｆを求め、ｆｄ値を決める。求める銅箔の厚さは、ｄ＝（ｆｄ値）／ｆから求められる。
【０００４】
しかしながら、従来、超音波を用いて基板上に形成された膜の厚さを求めることができるのは、単層膜の膜厚測定に限られていた。多層膜に、この手法を適用する場合には、原理上、膜厚を一意的に測定することができない。従って、多層膜の各膜厚を測定することができなかった。
【特許文献１】特公平６−１３９６４号公報
【特許文献２】特開平７−４９２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする課題は、基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定することができる膜厚測定方法を提供することであり、また、多層膜の各膜厚を非破壊的にあるいは成膜プロセスにおいて安全に安価、簡易にかつ高精度で測定することができる膜厚測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために、基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用いることを特徴とするものである。
【０００７】
また、基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用い、予め膜厚に対する高次モードの強度極小周波数を求めておき、膜厚測定時には高次モードの強度極小周波数を測定して膜厚を求めることを特徴とするものである。
【０００８】
また、基板上に形成された多層膜の表面に超音波を斜入射した際の反射率を測定し、前記反射率の強度が極小となる周波数（強度極小周波数）を指標として、前記多層膜の内の一つの膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用いることを特徴とするものである。
【０００９】
また、基板上に形成された多層膜の表面に超音波を斜入射した際の反射率を測定し、前記反射率の強度が極小となる周波数（強度極小周波数）を指標として、前記多層膜の内の一つの膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用い、予め膜厚に対する高次モードの強度極小周波数を求めておき、膜厚測定時には高次モードの強度極小周波数を測定して膜厚を求めることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の膜厚測定方法は、基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用いることで、基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定することができる膜厚測定方法を提供することができ、また、多層膜の各膜厚を非破壊的にあるいは成膜プロセスにおいて安全に安価、簡易にかつ高精度で測定することができる膜厚測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の膜厚測定方法は、基板上に形成された多層膜の表面に超音波を斜入射した際の反射率を測定し、反射率の強度が極小となる周波数（強度極小周波数）を指標として、多層膜の内の一つの膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用いるものである。このようにすることで、基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定することができる膜厚測定方法を提供することができ、また、多層膜の各膜厚を非破壊的にあるいは成膜プロセスにおいて安全に安価、簡易にかつ高精度で測定することができる膜厚測定方法を提供することができる。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例に係わる測定概念を示す説明図である。
【００１３】
本発明は、基板１上に形成された多層膜８の表面に超音波５を入射角θで斜入射した際の反射波７の反射率を測定し、反射率の強度が極小となる周波数（強度極小周波数）を指標として、多層膜８の内の一つの膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用いるものであるが、その一実施例に関して、実験結果を含めて以下説明する。
【００１４】
一実施例として、銅（Ｃu）合金基板１上に、ビスマス（Ｂi）２と銀（Ａg）３を二層に成膜した場合について説明する。銅合金基板１上に、銀３を４．８μｍコーティングし、その上にビスマス２を７．４μｍコーティングした。まず、コーティング材料の超音波反射率に及ぼす膜厚の影響を調べた。
【００１５】
図２は、水４を媒体とした時のコーティング材料の超音波反射率の強度を超音波入射角および周波数の関数として表したものである。入射角θが２９度付近、周波数３０ＭＨｚ付近で強度が局所的に減少していることがわかる。このような反射波７の反射率強度の挙動は、表面波の励起に起因するもので、コーティング膜厚と密接に関係している。従って、膜厚は、反射率強度の極小位置（強度極小周波数）ｆを指標として評価することができると判断される。
【００１６】
そこで、入射角θが３０度における強度極小周波数ｆを指標として、その膜厚依存性を調べた結果を図３に示す。図３には、強度極小周波数ｆとビスマス（Ｂi）２の膜厚との関係のみならず、銀（Ａg）３の膜厚の影響も示している。また、強度極小周波数ｆの高次モード（２次モード及び３次モードを図示）の挙動も示した。この結果より、強度極小周波数ｆは、膜厚に依存して顕著に変化しており、強度極小周波数ｆを指標とすることで膜厚測定が可能であることがわかる。
【００１７】
しかし、強度極小周波数ｆの基本モードにおいては、強度極小周波数ｆはビスマス（Ｂi）２の膜厚のみならず、銀（Ａg）３の膜厚の影響を受けており、この基本モードでは両膜厚を一意的に定めることは難しいと考えられる。これに対して、強度極小周波数ｆの高次モード（２次モード及び３次モード）では、強度極小周波数ｆは銀（Ａg）３の膜厚の影響を受けにくいことがわかる。従って、強度極小周波数ｆの高次モードでは、ビスマス（Ｂi）２の膜厚を精度良く測定することができる。
【００１８】
図２は、理論計算の結果を示しており、実際の測定結果を図４に示す。実際の測定も理論計算の場合と同様に、銅（Ｃu）合金基板１上に、ビスマス（Ｂi）２と銀（Ａg）３を二層に成膜した。銅合金基板１上に、銀３を４．８μｍコーティングし、その上にビスマス２を７．４μｍコーティングした。超音波反射率を入射角θが２０度〜４０度の範囲で、広帯域パルス超音波５を用いて測定し、その周波数スペクトラムを得た。図４に示した結果は、図２に示した理論計算結果と良く一致しており、明瞭な強度極小周波数ｆが観察される。計算結果と実験結果において、強度極小周波数ｆのわずかな相違が見られるが、これは計算に用いた材料物性値の不確かさによるものと考えられる。
【００１９】
具体的に、銅合金基板１上に任意の膜厚の銀３をコーティングし、その上に任意の膜厚のビスマス２をコーティングした場合、ビスマス２の膜厚を知りたい場合には、例えば、入射角θが３０度における強度極小周波数ｆの２次モードの強度極小周波数ｆを測定し、この測定値が例えば、３００ＭＨｚであったとすれば、ビスマス２の膜厚は図３のデータより約４μｍであることがわかる。
【００２０】
以上の説明では、基板上に二層の膜を形成した場合について説明したが、本発明は、基板上に三層以上の膜を形成した場合であっても、各層の膜厚を前述の二層膜の場合と同様に測定することができる。
【００２１】
また、前述の説明では、高次モードは２次モードと３次モードについて記載しているが、４次モード以上の高次モードについても必要に応じて用いることができる。
【００２２】
以上のように、本発明の膜厚測定方法は、基板１上に形成された多層膜８の表面に超音波５を斜入射した際の反射率を測定し、反射率の強度が極小となる周波数（強度極小周波数）を指標として、多層膜８の内の一つの膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、膜厚測定に強度極小周波数の高次モードを用いるものである。このようにすることで、基板上に形成された多層膜の各膜厚を超音波を用いて測定することができる膜厚測定方法を提供することができ、また、多層膜の各膜厚を非破壊的にあるいは成膜プロセスにおいて安全に安価、簡易にかつ高精度で測定することができる膜厚測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例に係わる測定概念を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施例に係わる理論計算結果を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例に係わる膜厚依存性を調べた結果を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例に係わる実験結果を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    基板
５    超音波
７    反射波
８    多層膜
θ    入射角
【図１】
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【図２】
2006201040.tif 000004
【図３】
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【図４】
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