(57)【要約】【課題】変形しやすい測定対象であっても膜厚の測定値のばらつきを抑えることができる膜厚の測定方法及び接触式膜厚測定装置を提供する。【解決手段】測定子を有する接触式膜厚測定機を用いて膜厚を測定する方法であって、測定対象と前記測定子の間に厚みが均一の剛体を設置する膜厚の測定方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定子を有する接触式膜厚測定機を用いて膜厚を測定する方法であって、測定対象と前記測定子の間に厚みが均一の剛体を設置することを特徴とする膜厚の測定方法。
【請求項２】
剛体はシリコンウエハから切り出されたシリコンチップであることを特徴とする請求項１記載の膜厚の測定方法。
【請求項３】
剛体の厚みは１００μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の膜厚の測定方法。
【請求項４】
剛体の面積は１．０ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の膜厚の測定方法。
【請求項５】
接触式膜厚測定機と、測定子と、前記測定子と測定対象との間に設置する厚みが均一の剛体とを有することを特徴とする接触式膜厚測定装置。
【請求項６】
剛体が、冶具を介して測定子の下かつ接触式膜厚測定機の測定軸と垂直な位置となるように前記測定軸に取り付けられていることを特徴とする請求項５記載の接触式膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形しやすい測定対象であっても膜厚の測定値のばらつきを抑えることができる膜厚の測定方法及び接触式膜厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜厚の測定において、その測定方法は対象に応じて様々な種類が知られているが、なかでも接触式の膜厚測定法は、簡易かつ安価であることから広く用いられている。接触式の測定法では、ステージに設置した測定対象に向けて測定子を垂直に下ろし、測定対象と接触したときの測定子高さによって膜厚を測定する。しかしながら、測定対象が粘着テープのような変形しやすい物体である場合、測定子の接触圧によって測定対象が変形してしまい、正確な膜厚を測ることができないという問題があった。この問題に対して、接触面が平坦な測定子を用いることで測定対象の変形を抑えることが従来行われてきた。（例えば、特許文献１）
【０００３】
一方、膜厚の測定は粘着テープ等のフィルム状の製品の品質管理において重要であり、例えば、粘着テープの厚さの均一さの指標としてＴＴＶ（Ｔｏｔａｌ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が用いられている。ＴＴＶとは、フィルムの複数箇所で膜厚を測定し、その中での厚みの最大値と最小値を差し引いた値のことを指し、ＴＴＶが小さいほどフィルムの厚さが均一であることを意味する。しかしながら、接触式の膜厚測定法で、ＴＴＶを測定すると、同じ機器、同じ測定子を用いて同じ部分の膜厚を測定した場合であっても測定の度に測定値がばらつくという問題があった。この問題に対して、接触式ではなく光学式等の非接触式の膜厚測定法を用いることも提案されているが、粘着テープ等の粘着剤は光を透過するものが多く、光学式では正確な膜厚が測定できなかった。また、非接触式の測定法はコストが高いことから、安価な接触式によって測定値のばらつきを抑える方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５８−１０９００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、変形しやすい測定対象であっても膜厚の測定値のばらつきを抑えることができる膜厚の測定方法及び接触式膜厚測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、測定子を有する接触式膜厚測定機を用いて膜厚を測定する方法であって、測定対象と前記測定子の間に厚みが均一の剛体を設置する膜厚の測定方法である。
以下に本発明を詳述する。
【０００７】
本発明者は接触式膜厚測定において測定値にばらつきが生じる原因を検討した。その結果、測定子に原因があることを見出した。図１（ａ）に示すように、接触式膜厚測定装置では、設計上、測定台１と測定子３が平行になっており、測定子３は接触面全体が同時に測定対象と接触する（図１（ｂ））。しかしながら、現状の接触式膜厚測定装置は、測定子３と測定台１との平行が保たれているとは限らず、機器や測定子の先端形状によっては図２（ａ）のように測定子３の接触面が傾いていることもある。そのような測定子３を用いて膜厚を測定すると、出っ張った部分が先に測定対象２と接触し、測定対象２に食い込むことで膜厚が少なく測定される。（図２（ｂ））そして、測定の度にこの食い込みの具合が変わってくるため測定値にばらつきが生じていた。
【０００８】
本発明者は、また、測定対象となる粘着テープ等の表面の凹凸も、測定値にばらつきが生じる原因となっていることを見出した。測定対象となる粘着テープ等は、表面に微細な凹凸が存在しており、この微細な凹凸に測定子が引っかかったり、複数回の測定で凹凸の形や高さが変形したりすることで測定値にばらつきが生じていた。
【０００９】
これらの知見を基に本発明者らは更に検討を進めた結果、測定子と測定対象の間に膜厚が均一の剛体を設置することによって、測定子の接触圧や傾き、測定対象表面の微細な凹凸の影響を低減できることを見出した。その結果、同じ機器を用いた場合の測定値のばらつきを抑えられるだけでなく、異なる機器、測定子間の測定値のばらつきをも抑えられることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明の膜厚の測定方法は、測定子を有する接触式膜厚測定機を用いる。
本発明の膜厚の測定方法は機器の個体差による測定値への影響を低減できるため、上記接触式膜厚測定機は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。上記接触式膜厚測定機の市販品としては、例えば、ＭＦ５０１（Ｎｉｋｏｎ社製）、ＶＬ５０Ａ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製）等が挙げられる。また、上記測定子についても形状や個体差による影響を低減できるため従来公知のものを特に限定されることなく用いることができる。上記測定子の先端形状としては、例えば、ボール形状、ニードル形状、ローラー形状、円筒形状等が挙げられる。
【００１１】
本発明の膜厚の測定方法は、測定対象と前記測定子の間に厚みが均一の剛体を設置する。
ここで、本発明の膜厚の測定方法の様子を図３に示す。図３に示すように、本発明では測定子３と測定対象２の間に剛体４が設置されている。このような構成の測定装置で測定を行うと、剛体４が測定子３の接触圧を分散するため、測定対象２の変形を抑えて測定値のばらつきを抑えることができる。また、剛体を介して測定を行うことによって、接触圧だけでなく測定子の傾きや測定対象表面の微細な凹凸による影響も分散、平均化されるため測定値のばらつきをより抑えることができる。更に、機器や測定子の個体差による影響が低減されることから、異なる測定装置間の場合であっても測定値のばらつきを抑えることができる。
【００１２】
上記剛体は、厚みが一定の剛体であれば特に限定されず、例えば、シリコンチップ、ガラス、セラミック、サファイア等が挙げられる。なかでも、シリコンウエハから切り出されたシリコンチップは、微細な加工を行う必要があることから、表面を磨いて平坦化しており、誤差が１０００ｎｍ以下という非常に均一な厚みが得られるため好ましい。
【００１３】
上記剛体は厚みが１００μｍ以上であることが好ましい。
剛体の厚みが１００μｍ以上であることで、剛体自身の変形を抑えてよりばらつきのない測定値を得ることができる。上記剛体のより好ましい厚みは３００μｍ以上である。上記剛体の厚みの上限は特に限定されないが、実質１０００μｍ程度である。
【００１４】
上記剛体は、面積が１．０ｃｍ２以上であることが好ましい。
剛体の面積が１．０ｃｍ２以上であることで測定時の接触圧や傾き、測定対象表面の微細な凹凸による影響を充分に分散してより測定値のばらつきを抑えることができる。上記剛体のより好ましい面積は１．２ｃｍ２以上である。上記剛体の面積の上限は特に限定されないが、取り扱い性の問題から実質３ｃｍ２程度である。
【００１５】
本発明の膜厚の測定方法は、測定を行う前に測定対象と測定子の間に厚みが均一な剛体を測定子の下に位置するように設置する以外は従来の接触式膜厚測定法と同様の方法で行うことができる。なお、測定対象の膜厚は、測定値から剛体の厚みを差し引いたものとなる。
【００１６】
本発明の膜厚の測定方法を用いることで、粘着テープのような変形しやすい測定対象の膜厚を測る際に、同一機器内での測定値のばらつきを抑えることができ、更に、異なる機器間での測定値のばらつきをも抑えることができる。このような本発明の膜厚の測定方法に用いられる、接触式膜厚測定機と、測定子と、上記測定子と測定対象との間に設置する厚みが均一の剛体とを有する接触式膜厚測定装置もまた、本発明の１つである。
【００１７】
上記接触式膜厚測定装置中の剛体は、図３のように測定対象上に直接設置してもよく、図４（ａ）のように、冶具５を介して測定子の下かつ測定軸と垂直な位置となるように測定軸に取り付けられていてもよい。上記冶具は、剛体が測定対象と接触した後には測定軸に沿って移動することができ、図４（ｂ）のように剛体と測定子を接触させることができる構造となっている。剛体をこのような冶具を介して測定軸に設置することで、測定個所や測定対象を変えるたびに剛体を設置しなおす必要がなくなるため、連続して効率よく測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、変形しやすい測定対象であっても膜厚の測定値のばらつきを抑えることができる膜厚の測定方法及び接触式膜厚測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】接触式膜厚測定方法の（ａ）測定前、（ｂ）測定対象との接触時の状態の一例を示した模式図である。
【図２】従来の接触式膜厚測定方法の（ａ）測定前、（ｂ）測定対象との接触時の状態の一例を示した模式図である。
【図３】本発明の膜厚の測定方法の様子を示した模式図である。
【図４】剛体が冶具を介して測定軸に取り付けられている本発明の接触式膜厚測定装置の（ａ）測定前、（ｂ）剛体との接触時の様子を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
【００２１】
（測定対象）
厚み２５μｍのポリエチレンナフタレート基材の片面に粘着剤層１３０μｍが積層され、もう片方の面に粘着剤層２５μｍが積層され、両粘着剤層を厚み５０μｍのラミネートフィルムでそれぞれ保護した総厚み（設計値）２８０μｍの両面粘着テープを測定対象として用いた。なお、粘着剤として、アクリル及びエポキシ系粘着剤（粘度：約０．８ＭＰａ）を用いた。
【００２２】
（実施例１）
（１）膜厚の測定
接触式膜厚測定機（ＭＦ５０１、Ｎｉｋｏｎ社製）の測定軸に先端形状が直径５ｍｍφの円筒形状の測定子を取り付けた。次いで、接触式膜厚測定機の測定台上に両面粘着テープを静置した。両面粘着テープ上に厚み７５０μｍ、面積１０×１０ｍｍ＝１．０ｃｍ２の直方形状をしたＳｉ単結晶ウエハ製の剛体を剛体の中心が測定子の下になるように設置した。その後両面粘着テープの厚みを、測定荷重０．９８１Ｎ、ｎ＝１０の条件で測定し、得られた値から剛体の厚みを差し引いた値を測定値とした。測定値、平均値、最大値、最小値及び設計値との誤差を表１に示した。
【００２３】
（２）測定値のばらつきの評価
得られた測定値からＲ（最大値−最小値）を算出して測定値のばらつきを求めた。測定値のばらつきが１．５μｍ未満である場合を「〇」、１．５μｍ以上である場合を「×」として測定値のばらつきを評価した。結果を表１に示した。
【００２４】
（実施例２〜３、比較例１〜３）
接触式膜厚測定機の種類や剛体の種類、剛体の厚み、剛体の面積、測定荷重を表１の通りとした以外は実施例１と同様にして膜厚の測定及び測定値のばらつきの評価を行った。
【００２５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、変形しやすい測定対象であっても膜厚の測定値のばらつきを抑えることができる膜厚の測定方法及び接触式膜厚測定装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  測定台
２  測定対象
３  測定子
４  剛体    
５  冶具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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