(57)【要約】基板に起因する渦電流センサ（ＥＣＳ）信号の成分を決定するシステムおよび方法は、ＥＣＳに対して、ＥＣＳから第一の距離にある第一の位置に基板を設置するステップを含む。基板は、基板の第一の表面上に導電膜を含むことができる。第一のＥＣＳ信号は、基板が第一の位置にある状態で検出できる。基板は、次に、ＥＣＳに対して、ＥＣＳから第二の距離にある第二の位置に基板が存在するように、ＥＣＳに対して反転させることができる。第二の距離は、ほぼ基板の厚さを除いた第一の距離に等しい。第二のＥＣＳ信号は、基板が第二の位置にある状態で検出される。差分信号が決定される。差分信号は、ＥＣＳの較正グラフ上の第一の信号レベルと第二の信号レベルとの間の差に等しい。第二の信号レベルは、基板の厚さにほぼ等しい距離だけシフトされている。第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分を計算する。第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分は、第一の距離と差分信号との積を、基板の厚さで除算したものに等しい。
2006511805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に起因する渦電流センサ（ＥＣＳ）信号の成分を決定する方法であって、
ＥＣＳに対して、前記ＥＣＳから第一の距離にある第一の位置に基板を設置する工程であって、前記基板は、前記基板の第一の表面上に導電膜を含む工程と、
前記基板が前記第一の位置にある状態で第一のＥＣＳ信号を検出する工程と、
前記ＥＣＳに対して、前記ＥＣＳから第二の距離にある第二の位置に前記基板が存在するように、前記ＥＣＳに対して前記基板を反転させる工程であって、前記第二の距離は、前記第一の距離からほぼ前記基板の厚さを除いた距離に等しい工程と、
前記基板が前記第二の位置にある状態で第二のＥＣＳ信号を検出する工程と、
前記ＥＣＳの較正グラフ上の第一の信号レベルと前記第二の信号レベルとの間の差に等しい差分信号を決定する工程であって、前記第二の信号レベルは、前記基板の前記厚さにほぼ等しい距離だけシフトされている工程と、
前記第一の距離と前記差分信号との積を前記基板の前記厚さで除算したものに等しい前記第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分を計算する工程と、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前記導電膜は、約１０ないし約２０，０００オングストロームの厚さを有する、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、
前記導電膜は膜残留物である、方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、
前記ＥＣＳは、前記第一の位置および前記第二の位置の両方において、第一の点に向けられ、
前記第一の点は、前記基板の前記第一の表面上に存在する、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法であって、
前記導電膜は、前記第一の位置において、前記基板と前記ＥＣＳとの間に並置する、方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、
前記基板を反転する工程は、前記ＥＣＳを移動させる工程を含む、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、
前記基板を反転する工程は、前記基板を移動させる工程を含む、方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法であって、
前記基板を反転する工程は、ほぼ前記導電膜の厚さに等しい量だけ、前記基板を調整する工程を含む、方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法であって、
更に、前記第二の距離と前記差分信号との積を前記基板の前記厚さで除算したものに等しい前記第二のＥＣＳ信号の第二の基板成分を計算する工程を備える、方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法であって、更に、
前記第一のＥＣＳ信号と、前記第一のＥＣＳ信号の前記第一の基板成分と、の差に等しい、前記導電膜に起因する前記第一のＥＣＳ信号の成分を計算する工程を備える、方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、
更に、前記導電膜の厚さを決定する工程を備える、方法。
【請求項１２】
基板の抵抗率をマッピングする方法であって、
基板の前記表面上の第一の点に対して、前記基板に起因する渦電流センサ（ＥＣＳ）信号の成分を決定する工程であって、
ＥＣＳに対して、前記ＥＣＳから第一の距離にある第一の位置に基板を設置する工程であって、前記基板は、前記基板の第一の表面上に導電膜を含む工程と、
前記基板が前記第一の位置にある状態で第一のＥＣＳ信号を検出する工程と、
前記ＥＣＳに対して、前記ＥＣＳから第二の距離にある第二の位置に前記基板が存在するように、前記ＥＣＳに対して前記基板を反転させる工程であって、前記第二の距離は、前記第一の距離からほぼ前記基板の厚さを除いた距離に等しい工程と、
前記基板が前記第二の位置にある状態で第二のＥＣＳ信号を検出する工程と、
前記ＥＣＳの較正グラフ上の第一の信号レベルと前記第二の信号レベルとの間の差に等しい差分信号を決定する工程であって、前記第二の信号レベルは、前記基板の前記厚さにほぼ等しい距離だけシフトされている工程と、
前記第一の距離と前記差分信号との積を前記基板の前記厚さで除算したものに等しい前記第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分を計算する工程と、を含む工程と、
前記基板の前記表面上の第二の点に対して、基板に起因する前記渦電流センサ（ＥＣＳ）信号の成分を決定する工程と、
前記第一の点における第一の抵抗率を計算する工程と、
前記第二の点における第二の抵抗率を計算する工程と、
前記第一の点および前記第二の点における前記抵抗率から抵抗率曲線を推定する工程と、を備える方法。
【請求項１３】
基板に起因する渦電流センサ（ＥＣＳ）信号の成分を決定するシステムであって、
基板に向けて配置されたＥＣＳであって、前記基板は、前記ＥＣＳに対して、前記ＥＣＳから第一の距離にある第一の位置に存在し、前記基板は、前記基板の第一の表面上に導電膜を含むＥＳＣと、
前記ＥＣＳに対して、前記ＥＣＳから第二の距離にある第二の位置に前記基板が存在するように、前記ＥＣＳに対して前記基板を反転させることが可能な基板反転部であって、前記第二の距離は、前記第一の距離からほぼ前記基板の厚さを除いた距離に等しい基板反転部と、
前記ＥＣＳに結合された制御システムであって、
前記基板が前記第一の位置にある状態で第一のＥＣＳ信号を検出するロジックと、
前記基板が前記第二の位置にある状態で第二のＥＣＳ信号を検出するロジックと、
前記ＥＣＳの較正グラフ上の第一の信号レベルと前記第二の信号レベルとの間の差に等しい差分信号を決定するロジックにして、前記第二の信号レベルは、前記基板の前記厚さにほぼ等しい距離だけシフトされているロジックと、
前記第一の距離と前記差分信号との積を前記基板の前記厚さで除算したものに等しい前記第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分を計算するロジックと、
を含む制御システムと、を含む、システム。
【請求項１４】
請求項１３記載のシステムであって、更に、
前記基板を前記第一の位置および前記第二の位置で支持するためのステージを備える、システム。
【請求項１５】
請求項１４記載のシステムであって、
前記ステージは、前記導電膜の厚さを補償するために調整可能である、システム。
【請求項１６】
請求項１３記載のシステムであって、
前記基板反転部は、前記基板を反転可能なエンドエフェクタを含む、システム。
【請求項１７】
請求項１３記載のシステムであって、
前記基板反転部は、前記ＥＣＳを移動させるアクチュエータを含む、システム。
【請求項１８】
請求項１３記載のシステムであって、
前記ＥＣＳは、第一のＥＣＳおよび第二のＥＣＳを含み、
前記基板は、前記第一のＥＣＳに対して前記第一の位置に存在し、
前記基板は、前記第二のＥＣＳに対して前記第二の位置に存在し、
前記第一のＥＣＳおよび前記第二のＥＣＳは、実質的に同じ点に向けられている、システム。
【請求項１９】
請求項１８記載のシステムであって、
前記第一の距離は、前記第二の距離に実質的に等しい、システム。
【請求項２０】
請求項１８記載のシステムであって、
前記第一のＥＣＳと前記第二のＥＣＳとは、位相を１８０度ずらして動作される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体プロセスにおいて薄膜の厚さを決定するシステムおよび方法に関し、特に、基板の薄膜が誘発した信号から、基板が誘発した渦電流センサ信号を区別するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＣＳ（渦電流センサ）は、電磁場（ＥＭＦ）を生成および投射し、ＥＭＦが生成された空間内に導電材料（例えば、ワイヤ、導電膜、その他）が置かれた時にＥＭＦの変化を検出することで、導電材料を検出する。導電材料がＥＭＦ内に置かれた時、導電材料内では、渦電流が誘導され、導電材料の体積に侵入する電場が補償される。渦電流は、それ自体のＥＭＦを生成し、このＥＭＦは一次ＥＭＦと相互作用し、結果として、ＥＭＦの補償的な変化が生じる。ＥＭＦの変化は、ＥＣＳによって検出される。導体から公知の距離にあるＥＣＳは、様々な較正手法を介して、導体がＥＭＦに及ぼす影響に基づいて、導体の特定の態様を決定できる。ＥＭＦの変化の大きさは、導電材料の抵抗と、ＥＣＳに対する導電材料の近接性とに依存する。様々な較正手法と組み合わせて、いくつかの変数を不変にすることで、このＥＣＳの特性を使用して、導電材料の特性の様々な態様と、ＥＣＳに対する近接性とを決定できる。
【０００３】
一例として、ＥＣＳは、１メガヘルツ（ＭＨｚ）信号で構成されたＥＭＦを生成する。シリコン基板上の導電膜（例えば、銅、アルミニウム、その他）をＥＭＦに通過させる。ＥＭＦは、導電膜内で渦電流を誘導し、誘導された渦電流はＥＭＦに干渉する。ＥＣＳは、渦電流によって生じた干渉の結果であるＥＣＳ信号を検出する。
【０００４】
図１は、代表的なＥＣＳ１１０を示している。基板１２０は、上に導電膜１３０または層を有し、更に、ＥＣＳ１１０から放射されたＥＭＦ１１２を受けている（縮尺は一定ではない）。通常、ＥＭＦ１１２は、「侵入度」と呼ばれる深度量で、事実上、導体を貫通すると考えられる。侵入度は、ターゲット（例えば、導体）内でＥＭＦ波の初期値の約１／ｅ（約３７％）までＥＭＦ波が減衰する距離である。侵入度は、ＥＭＦ１１２の周波数と、導電材料の種類と、その他の要素との関数である。導体が導電膜１３０であり、導電膜が銅である場合、侵入度は、１ＭＨｚで約２２０，０００オングストロームとなる。銅膜１３０が侵入度より薄い場合（例えば、５０００オングストローム）、ＥＭＦ１１２は、銅膜１３０および基板１２０の両方において渦電流を誘導する。
【０００５】
ＥＣＳ１１０によって検出された結果的な信号は、基板１２０において誘導された渦電流と、銅膜１３０において誘導された渦電流との両方に起因する成分を含む。しかしながら、導体１３０が侵入度より厚い場合でも、ＥＭＦの少なくとも一部（例えば、約３７％）は導体１３０を更に越えて（例えば、基板１２０と基板１２０を越えた環境とへ）侵入するため、ＥＭＦは、実際には、侵入度において侵入を停止する訳ではない。この例においては、導体１３０が侵入度より薄く、ＥＭＦの大部分は、侵入距離１１４だけ、基板１２０に侵入し、更には、これを貫通する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基板１２０は大きな抵抗率を有するため、基板１２０においては非常に小さな渦電流が誘導される。結果として、検出ＥＣＳ信号の大部分（例えば、９０ないし９５％）は、導体１３０内で誘導された渦電流によるものとなる。検出ＥＣＳ信号の約５ないし１０％のみが、基板１２０において誘導された渦電流によるものとなる。
【０００７】
残念なことに、基板１２０がシリコン基板である場合、シリコン基板１２０の抵抗率は、基板が切断された結晶の物理的特性の変化（例えば、結晶構造、ドーパント濃度、およびその他の物理的特性の変化）のため、縁部と中心部とで変化する可能性がある。抵抗率が変化することから、シリコン基板１２０内の渦電流も、基板１２０の中心部と縁部との間において、比例した量で変化する可能性がある。
【０００８】
代表的なシリコン基板は、「平均抵抗」値を有するものとして特定される。平均抵抗値は、基板１２０の縁部での抵抗率が基板１２０の中心部での抵抗率の半分になる可能性があり、結果として、抵抗率に１００％以上の変化が生じることを示す。一例として、あるウェーハが、１．０オーム／ｃｍの平均抵抗率を有するものとして表示されうるものとする。その１．０オーム／ｃｍの抵抗率というのは、ウェーハの縁部で抵抗率が０．５オーム／ｃｍであることを許容し、ウェーハの中心部で抵抗率が１．５オーム／ｃｍ以上であることを許容するかもしれず、縁部と中心部との間で３００％以上の変化が生じうる。シリコン基板に、ウェーハの任意の場所での抵抗率が記載範囲に入ることを示す抵抗率範囲（例えば、０．００８ないし０．０２０オーム／ｃｍ）を表示することも可能である。０．００８ないし０．０２０オーム／ｃｍの範囲では、２５０％の抵抗率の変化が許容される。したがって、検出ＥＣＳ信号の約５ないし１０％のみが基板１２０において誘導された渦電流によるものであるとしても、その５ないし１０％は、大幅に変化する可能性がある。例えば、約２％と約６％との間、或いは約４％と約１０％との間になる可能性がある。
【０００９】
こうした基板１２０による検出ＥＣＳ信号における変化は、導電薄膜１３０に起因する検出ＥＣＳ信号の成分を正確に検出するのを困難にする。必要なものは、基板において誘導された渦電流に由来する検出ＥＣＳ信号の成分を最小化または除去するシステムおよび方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
大まかに言って、本発明は、ＥＣＳ信号を測定する改良されたシステムおよび方法を提供することで、こうした必要性を満たす。本発明は、プロセス、装置、システム、コンピュータ読み取り可能な媒体、またはデバイスを含む、無数の方法で実施できると理解されたい。本発明のいくつかの発明実施形態について、下で説明する。
【００１１】
一実施形態は、基板に起因する渦電流センサ（ＥＣＳ）信号の成分を決定する方法を含む。方法は、ＥＣＳに対して、ＥＣＳから第一の距離にある第一の位置に基板を設置する工程を含む。基板は、基板の第一の表面上に導電膜を含むことができる。第一のＥＣＳ信号は、基板が第一の位置にある状態で検出できる。基板は、次に、ＥＣＳに対して、ＥＣＳから第二の距離にある第二の位置に基板が存在するように、ＥＣＳに対して反転させることができる。第二の距離は、第一の距離からほぼ基板の厚さを除いた距離に等しい。第二のＥＣＳ信号は、基板が第二の位置にある状態で検出される。差分信号が決定される。差分信号は、ＥＣＳの較正グラフ上の第一の信号レベルと第二の信号レベルとの間の差に等しい。第二の信号レベルは、基板の厚さにほぼ等しい距離だけシフトされている。第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分を計算する。第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分は、第一の距離と差分信号との積を、基板の厚さで除算したものに等しい。
【００１２】
導電膜は、約１０ないし約２０，０００オングストロームの厚さを有する。導電膜は、膜残留物である。
【００１３】
ＥＣＳは、第一の位置および第二の位置の両方において、第一の点に向けて配することが可能であり、第一の点は、基板の第一の表面上に存在する。
【００１４】
導電膜は、第一の位置において、基板とＥＣＳとの間に並置する。
【００１５】
基板を反転する工程は、ＥＣＳを移動させる工程を含むことができる。
【００１６】
基板を反転する工程は、基板を移動させる工程を含むことができる。
【００１７】
基板を反転する工程は、ほぼ導電膜の厚さに等しい量だけ、基板の位置を調整する工程を含むことができる。
【００１８】
方法は、更に、第二のＥＣＳ信号の第二の基板成分を計算する工程を含むことができる。第二のＥＣＳ信号の第二の基板成分は、第二の距離と差分信号との積を、基板の厚さで除算したものに等しい。
【００１９】
方法は、更に、導電膜に起因する第一のＥＣＳ信号の成分を計算する工程を含むことができる。導電膜に起因する第一のＥＣＳ信号の成分は、第一のＥＣＳ信号と、第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分との差に等しい。更に、導電膜の厚さを決定できる。
【００２０】
別の実施形態は、基板の抵抗率をマッピングする方法を含む。方法は、基板の表面上の第一の点および第二の点に対して、基板に起因する渦電流センサ（ＥＣＳ）信号の成分を決定する工程を含む。第一の抵抗率は、第一の点について計算され、第二の抵抗率は、第二の点について計算される。抵抗率曲線は、第一の点および第二の点における抵抗率から外挿できる。
【００２１】
別の実施形態は、基板に起因する渦電流センサ（ＥＣＳ）信号の成分を決定するシステムを含む。システムは、基板に向けて配置されたＥＣＳを含む。基板は、ＥＣＳに対して、ＥＣＳから第一の距離にある第一の位置に存在する。基板は、基板の第一の表面上に導電膜を含む。更に、基板反転部が含まれる。基板反転部は、ＥＣＳに対して、ＥＣＳから第二の距離にある第二の位置に基板が存在するように、ＥＣＳに対して基板を反転させることができる。第二の距離は、ほぼ基板の厚さを除いた第一の距離に等しい。制御システムが、ＥＣＳに結合される。制御システムは、基板が第一の位置にある状態で第一のＥＣＳ信号を検出するロジックと、基板が第二の位置にある状態で第二のＥＣＳ信号を検出するロジックとを含む。制御システムは、更に、ＥＣＳに対する較正グラフ上の第一の信号レベルと第二の信号レベルとの間の差に等しい差分信号を決定するロジックを含む。第二の信号レベルは、基板の厚さにほぼ等しい距離だけシフトされている。制御システムは、更に、第一の距離と差分信号との積を、基板の厚さで除算したものに等しい第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分を計算するロジックを含む。
【００２２】
システムは、更に、基板を第一の位置および第二の位置で支持するためのステージを含む。ステージは、導電膜の厚さを補うために調整可能にできる。
【００２３】
基板反転部は、基板を反転可能なエンドエフェクタを含むことができる。基板反転部は、ＥＣＳを移動させるアクチュエータを含む。
【００２４】
ＥＣＳは、更に、第一のＥＣＳおよび第二のＥＣＳを含むことが可能であり、基板は第一のＥＣＳに対する第一の位置に存在し、基板は第二のＥＣＳに対する第二の位置に存在する。第一のＥＣＳおよび第二のＥＣＳは、実質的に同じ点に向けられている。
【００２５】
第一の距離は、第二の距離に実質的に等しい。
【００２６】
第一のＥＣＳと第二のＥＣＳとは、位相を１８０度ずらして動作される。
【００２７】
［発明の効果］
本発明は、基板上において、基板の抵抗率を正確に決定することで、より正確な導電膜の測定および検出を提供する。
【００２８】
本発明の他の態様および利点は、本発明の原理を例示する添付図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明は、同様の参照符号が同様の構造要素を示す添付図面と併せて、以下の詳細な説明から容易に理解されよう。
【００３０】
改良された渦電流センサシステムと、渦電流センサを使用する改良された方法とのいくつかの例示的実施形態について説明する。本明細書で述べる特定の詳細の一部または全部がなくとも、本発明を実施し得ることは、当業者にとって明白であろう。
【００３１】
導電薄膜（例えば、銅膜）を正確に測定することは、半導体における層のように、導電膜の使用が増加したことから重要になっている。薄膜の堆積と、その後の薄膜の測定とは、非常に一般的になっている。半導体ウェーハは、通常、半導体製造プロセスの少なくとも一点において、化学機械平坦化（ＣＭＰ）を受ける。ＣＭＰ工程後には、非常に薄い導電膜残留物（例えば、１２００オングストローム未満）が残る場合が多い。非常に薄い膜残留物は、残留膜の下から過剰な材料を除去することなく残留膜を除去するために、適切な追加ＣＭＰ工程を決定および利用できるように、位置および厚さの両方において正確に測定される必要がある。
【００３２】
導電膜の正確な測定には、基板における渦電流に起因するＥＣＳ信号の成分を実質的に除去、最小化、または補正する必要がある。本明細書では、基板に起因するＥＣＳ信号を実質的に除去、最小化、または補正する様々なアプローチを説明する。
【００３３】
図２Ａおよび２Ｂは、本発明の一実施形態による、導電膜２３０において誘導された渦電流を測定するシステム２００を示している。システム２００は、ＥＣＳ１１０を含み、ＥＣＳ１１０は、ＥＣＳ１１０を制御するコントローラ２５０に結合される。公知の位置において基板２２０を支持するために、更に、ステージまたは基板支持部２５２が含まれる。基板２２０を移動および反転させるために、更に、エンドエフェクタまたはその他の基板ハンドリングシステムを含むことができる。システム２００は、更に、ＥＣＳ１１０を移動させることができるアクチュエータを含むことができる。最初に図２Ａを参照すると、半導体ウェーハ２２０は、上に導電膜２３０を備え、第一の位置において、導電膜２３０がＥＣＳ１１０に最も近くなるような向きに配置される。導電膜２３０は、数オングストロームないし２０，０００オングストローム以上までのいずれかの間にできる。導電膜２３０は、不完全なＣＭＰプロセス後に残留し得るもののような、非常に薄い膜残留物（例えば、１２００オングストローム未満）にできる。半導体基板２２０は、通常、厚さ約７５０μｍ（７，５００，０００オングストローム）である。ＥＣＳ１１０は、基板２２０の中心線２２２から距離Ｄs1で配向される。距離Ｄs1は、中心線２２２からの公知の距離である。距離Ｄs1は、膜の表面との間の実際の距離を測定し、３７５μｍを追加することで決定可能であり、３７５μｍは、代表的な半導体基板２２０の代表的な厚さである約７５０μｍの半分に等しい。
【００３４】
図３は、基板２２０内で誘導された渦電流によるＥＣＳ信号の成分を決定する方法のステップ３００のフローチャートである。ステップ３０５において、基板２２０は、第一の位置に配置される。ステップ３１０において、ＥＣＳ１１０は、導電膜２３０および基板２２０内で渦電流を誘導し、第一のＥＣＳ信号Ｓ1を受ける。
【００３５】
第一のＥＣＳ信号Ｓ1は、二つの成分信号Ｓs1およびＳfの合計である。Ｓs1は、第一の位置にある基板２２０内で誘導された渦電流による成分である。Ｓfは、導電膜２３０内で誘導された渦電流によるＥＣＳ成分である。
【００３６】
ステップ３１５において、基板２２０は、図２Ｂに示したように第二の位置へ移動される。第二の位置において、導電膜２３０は、ＥＣＳ１１０に対して、第一の位置と実質的に同じ位置に存在するが、しかしながら、半導体基板２２０は、導電膜２３０とＥＣＳ１１０との間に並置される。簡単に言えば、第二の位置において、基板２２０は、第一の位置と比較して、ＥＣＳ１１０に対して反転される。導電膜２３０はある程度の厚さ（例えば、約２０，０００オングストローム以上まで）を有するため、基板を単純に反転すると、基板は、ＥＣＳに向かって、基板２２０および導電膜２３０の両方の厚さの合計（即ち、７５０μｍ＋２０，０００オングストローム＝７５２μｍ）に等しい距離だけシフトされる。一実施形態において、基板２３０の位置は、導電膜によるシフト（即ち、２μｍ）を修正するように調整できる。このような方法に代えて、基板２２０に起因するＥＣＳ信号の成分は合計ＥＣＳ信号の非常に小さな部分（例えば、５ないし１０％）のみであるため、基板２３０は、調整しなくてもよい。下で更に詳細に説明するように、基板２２０とＥＣＳ１１０との間の距離Ｄs2の１０％までの誤差は許容できる。
【００３７】
導電膜２３０は、ＥＣＳ１１０に対して、第一の位置と実質的に同じ位置に存在するが、しかしながら、半導体基板２２０は、導電膜２３０とＥＣＳ１１０との間に並置される。ウェーハを反転させることの代替として、基板２２０がＥＣＳ１１０に対して反転されるように、ＥＣＳ１１０を基板２２０の反対側へ移動させることができる。距離Ｄs2は、基板２２０が第二の位置にある状態での、中心線２２２とＥＣＳ１１０との間の距離である。ＥＣＳ１１０は、更に、第一の位置および第二の位置の両方において、基板２２０の表面上の点（Ｘ，Ｙ）と相対的に同じ位置において配向される。
【００３８】
再び図３を参照すると、ステップ３２０において、ＥＣＳ１１０は、導電膜２３０および基板２２０内で渦電流を誘導し、第二のＥＣＳ信号Ｓ2を受ける。第二のＥＣＳ信号Ｓ2は、二つの成分信号Ｓs2およびＳfの合計である。Ｓs2は、第二の位置にある基板２２０内で誘導された渦電流によるＥＣＳ成分である。Ｓfは、導電膜２３０内で誘導された渦電流によるＥＣＳ成分である。
【００３９】
ＥＳＣ信号はＥＣＳ１１０と基板２２０との間の距離Ｄs2の関数であるため、Ｓs1とＳs2とは異なる。距離Ｄs2は、距離Ｄs1より短い。Ｄs1とＤs2との間の違いは、ほぼ基板２２０の厚さ（即ち、約７５０μｍ）に等しい。反対に、導電膜２３０とＥＣＳ１１０との間の距離Ｄfは、第一の位置および第二の位置の両方において実質的に同じであるため、したがって、Ｓfは、Ｓ1およびＳ2の両方において、実質的に同じとなる。以下の分析のようになる。
Ｓ2−Ｓ1＝ΔＳ および Ｓ2＝（Ｓs2＋Ｓf） および Ｓ1＝（Ｓs1＋Ｓf）
したがって、
（Ｓs2＋Ｓf）−（Ｓs1＋Ｓf）＝ΔＳ
更に簡略化することで、
Ｓs2−Ｓs1＝ΔＳとなり、これは、ΔＳ（Ｓ2とＳ1との間の差）が基板２２０の位置の差の関数であることを示す。
【００４０】
図４は、本発明の一実施形態による、距離と比較したＥＣＳ１１０の感度のグラフ４００を示す。基板２２０は、第一の位置４１０と、その後の第二の位置４２０とにおいて図示している。ステップ３２５では、グラフ４００を参照することでΔＳが決定される。ＥＣＳ１１０の感度は、ｙ軸線にプロットされており、ＥＣＳ１１０と検出された導体（例えば、基板２２０）との間の距離は、ｘ軸線にプロットされている。距離が増加すると、ＥＣＳ信号は、ゼロに近づき、距離がゼロに近づくと、ＥＣＳは、最大の信号を検出する。ＥＣＳの感度グラフ４００は、実質的に直線である、したがって、渦電流ターゲット（例えば、導体２３０または基板２２０）がＥＣＳから距離Ｄにある場合、感度は、グラフ４００に図示したように、Ｓd1に等しい。渦電流ターゲットがＥＣＳ１１０に７５０μｍ接近した場合、感度は、Ｓd2に等しくなる。ΔＳは、Ｓd1とＳd2との間の差である。グラフ４００は直線であるため、ｘ軸線に沿った７５０μｍの任意のシフトは、ΔＳ（即ち、Ｓd1とＳd2との間の差）に等しいＥＣＳ信号の信号強度におけるシフトを発生させ、したがって、ΔＳは較正グラフ４００から公知の量となる。
【００４１】
動作３３０では、基板２２０に起因するＥＣＳ信号の成分（ＥＣＳss）が決定される。上の図２Ａおよび２Ｂにおいて説明したように、厚さ７５０μｍの基板２２０が第一の位置と比較して第二の位置において７５０μｍだけＥＣＳ１１０に接近した場合、較正グラフ４００においてΔＳを求めることができる。基板２２０に起因するＥＣＳ信号の成分（ＥＣＳss）は、基板中心線２２２およびＥＣＳ１１０間の距離ＤとΔＳとの積を、基板の厚さによって除算したものに等しい。数学的関係は、次のように記載される。
ＥＣＳss＝（Ｄsub）（ΔＳ）／（基板の厚さ）
【００４２】
したがって、基板２２０に起因する第一のＥＣＳ信号の成分（Ｓs1）は、基板中心線２２２およびＥＣＳ１１０間の距離Ｄs1とΔＳとの積を、基板の厚さによって除算したものに等しい。数学的関係は、次のように記載される。
Ｓs1＝（Ｄs1）（ΔＳ）／（基板の厚さ）
【００４３】
同様に、第二のＥＣＳ信号の関係は、次のようになる。
Ｓs2＝（Ｄs2）（ΔＳ）／（基板の厚さ）
【００４４】
導電膜２３０に起因する第一のＥＣＳ信号の成分（Ｓf）も計算可能である。Ｓfは、第一のＥＣＳ信号と第一のＥＣＳ信号の第一の基板成分との差に等しい。数学的関係は、次のように記載される。
Ｓf＝Ｓ1−Ｓs1
【００４５】
Ｓfが決定されると、導電膜の厚さは、導電膜２３０と同じ種類の導電膜の厚さと対比してＥＣＳ信号をプロットする較正テーブルを参照することで、正確に決定できる。
【００４６】
図５は、本発明の一実施形態による、基板２２０内で誘導された渦電流によるＥＣＳ信号の成分を決定する別のシステム５００である。システム５００は、基板２２０の反対側に存在する二つのＥＣＳ１１０、２１０を含む。二つのＥＣＳ１１０、２１０は、更に、基板２２０の中心線２２２から実質的に同じ距離（即ち、Ｄs1'＝Ｄs2'）にできる。代替として、二つのＥＣＳ１１０、２１０は、基板２２０の中心線２２２から実質的に異なる距離（即ち、Ｄs1'≠Ｄs2'）にもできる。
【００４７】
二つのＥＣＳ１１０、２１０は、更に、互いに実質的に整合される。上の図３において説明したものと同様に、基板２２０は、第一のＥＣＳ１１０に対する第一の位置に存在すると同時に、基板２２０は、第二のＥＣＳ１１０に対する第二の位置に存在する。このシステム５００において、第一および第二のＥＣＳ信号は、非常に短い連続手順において、基板２２０またはＥＣＳ１１０、２１０を物理的に反転させることなく検出できる。
【００４８】
ＥＣＳ１１０、２１０は、更に、ＥＣＳ１１０、２１０を同時に、但し、位相を１８０度ずらして動作させることで、検出ＥＣＳ信号の感度を高める形で動作させることができる。これにより、第一のＥＣＳ１１０からの第一のＥＭＦは、第二のＥＣＳ２１０からの第二のＥＭＦを反射し、検出ＥＣＳ信号を事実上増幅する。この点は、たとえば、Ｇｏｔｋｉｎｓらによる２００２年９月２５日提出の米国特許出願第１０／２５６，０５５号「渦電流に基づく測定機能の強化」（所有者は本願と同じ）において説明されている。この出願は、参照により本明細書にあらゆる目的で組み込まれる。
【００４９】
図６は、本発明の一実施形態による、基板の感度をマッピングする方法のステップ６００のフローチャートである。ステップ６０５では、基板の表面上の第一の点（第一のＳs1）に対して、基板２２０に起因するＥＣＳ信号の第一の成分が、上記の方法で説明したように決定される。ステップ６１０では、基板の表面上の第二の点（第二のＳs1）に対して、基板２２０に起因するＥＣＳ信号の第二の成分が決定される。ステップ６１５では、第一の抵抗率が、第一の点について計算され、ステップ６２０では、第二の抵抗率が、第二の点について計算される。ステップ６２５では、第一の点と第二の点とにおける抵抗率から、抵抗率曲線を推定できる。上記のように、代表的な基板は、半径方向について実質的に線形の抵抗率を有する。したがって、第一の点および第二の点の基板中心からの半径が異なる場合、抵抗率曲線は、二点から推定できる。
【００５０】
図７Ａおよび７Ｂは、本発明の一実施形態による、ＥＣＳ信号のグラフ７００、７５０である。図７Ａは、本発明の一実施形態による、基板の寄与について修正していないＥＣＳ信号データのグラフ７００である。図７Ｂは、本発明の一実施形態による、基板の寄与を修正または補正した同じＥＣＳ信号データのグラフ７５０である。「膜のみ」の曲線７５０は、座標の中心０，０に非常に近い位置で始まっている。容易に確認できるように、ＥＣＳ信号における基板の寄与を特性および補正することで、真の「薄膜のみ」のデバイスの較正が可能となる。
【００５１】
本明細書で使用する場合、「約」および「ほぼ」という用語は、＋／−１０％を意味する。一例として、「約７５０μｍ」という語句は、６７５μｍないし８２５μｍの範囲を示す。上の実施形態を考慮すると、本発明は、コンピュータシステムに格納されたデータに関与する様々なコンピュータ実施動作を利用し得ると理解される。こうした動作は、物理的な量の物理的操作を必要とするものである。通常、必ずではないが、こうした量は、格納、転送、結合、比較、およびその他の操作が可能な電気または磁気信号の形態をとる。更に、実行される操作は、生成、特定、決定、または比較といった用語で呼ばれる場合が多い。
【００５２】
本明細書で説明した、本発明の一部を形成する任意の動作は、有用な機械動作である。本発明は、更に、こうした動作を実行するデバイスまたは装置に関する。装置は、必要な目的のために特別に構築してよく、或いは、コンピュータ内に格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または構成された汎用コンピュータにしてよい。特に、様々な汎用コンピュータを、本明細書の教示内容にしたがって書かれたコンピュータプログラムと共に使用してよく、或いは、必要な動作を実行するために、より特化した装置を構築する方が都合のよい場合もある。
【００５３】
本発明は、コンピュータ読み取り可能な媒体上のコンピュータ読み取り可能なコードとしても実施できる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、後でコンピュータシステムによって読み取り可能なデータを格納できる任意のデータ記憶デバイスである。コンピュータ読み取り可能な媒体の例には、ハードドライブと、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）と、読み出し専用メモリと、ランダムアクセスメモリと、ＣＤ−ＲＯＭと、ＣＤ−Ｒと、ＣＤ−ＲＷと、磁気テープと、その他の光学式および非光学式データ記憶デバイスとが含まれる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、更に、コンピュータ読み取り可能なコードが分散形式で格納および実行されるように、ネットワーク接続コンピュータシステムに分配可能である。
【００５４】
更に、図３および６のステップによって表現された指示は、例示の順序で実行する必要はなく、ステップによって表現された全ての処理は、本発明を実施するために必要ではない場合があると理解されるであろう。更に、図３および６において説明されたプロセスは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、またはハードディスクドライブのいずれかまたは組み合わせに格納されたソフトウェアにおいても実施可能である。
【００５５】
以上、上記の発明について明確な理解の目的からある程度詳細に説明してきたが、添付特許請求の範囲内で、特定の変更および変形を実施し得ることは理解されよう。したがって、本発明は、限定的ではなく例示的なものであると考えられ、本発明は、本明細書に記載の詳細には限定されず、添付特許請求の範囲およびその均等物の範囲で変形し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】代表的なＥＣＳを示す図。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、導電膜において誘導された渦電流を測定するシステムを示す図。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による、導電膜において誘導された渦電流を測定するシステムを示す図。
【図３】基板内で誘導された渦電流によるＥＣＳ信号の成分を決定する方法のステップのフローチャート。
【図４】本発明の一実施形態による、距離に対するＥＣＳの感度のグラフ。
【図５】本発明の一実施形態による、基板内で誘導された渦電流によるＥＣＳ信号の成分を決定する別のシステムを示す図。
【図６】本発明の一実施形態による、基板の感度をマッピングする方法のステップのフローチャート。
【図７Ａ】本発明の一実施形態による、基板の寄与について修正していないＥＣＳ信号データのグラフ
【図７Ｂ】本発明の一実施形態による、基板の寄与を修正または補正した同じＥＣＳ信号データのグラフ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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