(57)【要約】【課題】薄板を傷付けることなく且つ反りを生じることなくセットステージに載置することができると共に、セットステージへの固定および固定解除を瞬時に行うことができる形態測定装置を提供することを課題とする。【解決手段】帯電性を有する薄板Ｗ上に形成された薄膜の形態および帯電性を有する薄板の表面の形態のいずれかを、非接触で測定する形態測定装置１において、薄板Ｗをセットするセットステージ４と、セットステージ４にセットした薄板Ｗに非接触で臨み、薄膜の形態または薄板の表面の形態を測定する測定器６と、を備え、セットステージ４には、薄板Ｗを静電吸着する静電吸着機構５が組み込まれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電性を有する薄板上に形成された薄膜の形態および帯電性を有する薄板の表面の形態のいずれかを、非接触で測定する形態測定装置において、
前記薄板をセットするセットステージと、
前記セットステージにセットした前記薄板に非接触で臨み、前記薄膜の形態または前記薄板の表面の形態を測定する測定器と、を備え、
前記セットステージには、前記薄板を静電吸着する静電吸着機構が組み込まれていることを特徴とする形態測定装置。
【請求項２】
前記薄膜の形態には、前記薄膜の膜厚、膜構造、光学定数、表面形状および表面粗さのうち少なくとも１つが含まれ、前記薄板の表面の形態には、光学定数、表面形状および表面粗さのうち少なくとも１つが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の形態測定装置。
【請求項３】
前記測定器が、光学的測定器および分光学的測定器のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の形態測定装置。
【請求項４】
磁性を有する薄板上に形成された薄膜の形態および磁性を有する薄板の表面の形態のいずれかを、非接触で測定する形態測定装置において、
前記薄板をセットするセットステージと、
前記セットステージにセットした前記薄板に非接触で臨み、前記薄膜の形態または前記薄板の表面の形態を測定する測定器と、を備え、
前記セットステージには、前記薄板を磁着する磁気吸着機構が組み込まれていることを特徴とする形態測定装置。
【請求項５】
帯電性を有する薄板上に形成された薄膜の形態および帯電性を有する薄板の表面の形態のいずれかを、測定器により非接触で測定する形態測定方法において、
前記薄板を静電吸着する静電吸着機構を組み込んだセットステージに、前記薄板をセットし、
この状態で、前記測定器による測定を行うことを特徴とする形態測定方法。
【請求項６】
磁性を有する薄板上に形成された薄膜の形態および磁性を有する薄板の表面の形態のいずれかを、測定器により非接触で測定する形態測定方法において、
前記薄板を磁着する磁気吸着機構を組み込んだセットステージに、前記薄板をセットし、
この状態で、前記測定器による測定を行うことを特徴とする形態測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板上に形成された薄膜の形態および薄板の表面の形態のいずれかを、非接触で測定する形態測定装置および形態測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄板をセットステージに固定する方法として、セットステージ上に載置された薄板を真空吸着するものが知られている（特許文献１参照）。この方法では、薄板をセットステージ上に載置した後、真空ポンプによる吸引駆動を行って薄板を吸着固定するため、薄板に反りを生じさせることなく固定させることができ、また、押え冶具やクランパなどで薄板を固定する必要もないため薄板を傷つけることもない。
【特許文献１】特開２０００−３１２９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような構成では、吸着固定後に薄板に処理を行う場合、薄板の載置時から吸着固定時までの時間が処理作業におけるタイムロスとなってしまう。すなわち、薄板を載置してから真空ポンプを吸引駆動するため、薄板を吸着固定するまで時間が掛かってしまう。同様に、吸着固定した薄板に所望の処理を行った後、処理後の薄板の吸着固定時から吸着解除時までの時間においても、タイムロスとなってしまう。これにより、処理作業の作業効率が悪くなる問題があった。また薄板に貫通孔や裏面に溝等の３次元加工がなされていたり、紙等の多孔性素材の場合は、所望の真空吸着が望めない。かといって、セットステージ上に単に載置しただけでは、反りや浮きが生じやすい薄板に対して、再現性ある精度の良い測定は望めない。
【０００４】
本発明は、反りや浮きが生じやすい薄板に対しても、薄板を傷付けることなく且つ反りを生じることなくセットステージに載置することができると共に、測定に際し、薄板の表面の高さ方向の位置合わせ・焦点合わせ等が容易または不要となり、セットステージへの固定および固定解除を瞬時に行うことができ、かつ再現性ある精度の高い測定が可能となる形態測定装置および形態測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の形態測定装置は、帯電性を有する薄板上に形成された薄膜の形態および帯電性を有する薄板の表面の形態のいずれかを、非接触で測定する形態測定装置において、薄板をセットするセットステージと、セットステージにセットした薄板に非接触で臨み、薄膜の形態または薄板の表面の形態を測定する測定器と、を備え、セットステージには、薄板を静電吸着する静電吸着機構が組み込まれていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の形態測定方法は、帯電性を有する薄板上に形成された薄膜の形態および帯電性を有する薄板の表面の形態のいずれかを、測定器により非接触で測定する形態測定方法において、薄板を静電吸着する静電吸着機構を組み込んだセットステージに、薄板をセットし、この状態で、測定器による測定を行うことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、薄板をセットステージにセットすると同時に、セットステージに薄板を静電吸着させることができるため、薄板に反りを生じさせることなく且つ薄板を傷付けることなく、薄板のセット作業をスピーディーに行うことができる。また、測定に際し、薄板の表面の高さ方向の位置合わせ・焦点合わせ等が容易または不要となる。これにより、測定作業におけるタクトタイムを短縮することができるため、作業効率を向上させることができる。
【０００８】
この場合、薄膜の形態には、薄膜の膜厚、膜構造、光学定数、表面形状および表面粗さのうち少なくとも１つが含まれ、薄板の表面の形態には、光学定数、表面形状および表面粗さのうち少なくとも１つが含まれていることが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、薄膜の膜厚、膜構造（赤外吸収スペクトル）、薄膜または薄板の表面の光学定数（屈折率、消衰係数）、表面形状および表面粗さを測定することで、薄膜が薄板上に均一な厚さで形成されているか、または、薄膜および薄板の表面が、どんな光学定数を有しているか、またはどんな表面形状・粗さなのか、さらには、どんな官能基で物質が構成されているかを再現性ある精度の高い方法で測定することができる。
【００１０】
この場合、測定器が、光学的測定器および分光学的測定器のいずれかであることが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、薄膜の形態の測定において、薄膜にダメージを与えることなく、常温常圧の状態で薄膜を測定することができる。なお、薄膜の膜厚を測定する場合は、光学的測定器として、光干渉式の膜厚計、分光学的測定器として、エリプソメトリー法により測定する測定機器を用いることが好ましく、薄膜の光学定数（屈折率、消衰係数）は、分光学的測定器として、エリプソメトリー法により測定する測定機器を用いることが好ましく、薄膜の表面形状・粗さは光学的測定器として、顕微鏡を用いることが好ましく、膜構造（赤外吸収スペクトル）を測定する場合は、赤外分光法により測定する測定機器を用いることが好ましい。
【００１２】
本発明の他の形態測定装置は、磁性を有する薄板上に形成された薄膜の形態および磁性を有する薄板の表面の形態のいずれかを、非接触で測定する形態測定装置において、薄板をセットするセットステージと、セットステージにセットした薄板に非接触で臨み、薄膜の形態または薄板の表面の形態を測定する測定器と、を備え、セットステージには、薄板を磁着する磁気吸着機構が組み込まれていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の形態測定方法は、磁性を有する薄板上に形成された薄膜の形態および磁性を有する薄板の表面の形態のいずれかを、測定器により非接触で測定する形態測定方法において、薄板を磁着する磁気吸着機構を組み込んだセットステージに、薄板をセットし、この状態で、測定器による測定を行うことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、薄板をセットステージにセットすると同時に、セットステージに薄板を磁着させることができるため、薄板のセット作業をスピーディーに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照して本実施形態に係る形態測定装置について説明する。この形態測定装置は、金属材料で構成された薄板形状のワークに成膜された薄膜の膜厚を測定するものである。
【００１６】
図１に示すように、形態測定装置１は、ベッド２と、ベッド２中央に設けられたＸＹθテーブル３と、ＸＹθテーブル３に移動自在に搭載されたセットステージ４と、セットステージ４内に組み込んだ静電吸着機構５と、セットステージ４にセットされたワークＷに上方から臨む光学測定系６（測定器）と、光学測定系６を支持する逆「Ｕ」字状の支持部材８と、を備えており、パソコン等の制御装置７により、装置全体が統括制御されている。
【００１７】
ＸＹθテーブル３は、ベッド２上に固定したモータ駆動のＸ軸テーブル１０と、Ｘ軸テーブル１０上に搭載したモータ駆動のＹ軸テーブル１１と、Ｙ軸テーブル１１上に搭載され、セットステージ４を介してワークＷを角度回転させるモータ駆動のθテーブル１２と、を有している。ＸＹθテーブル３は、セットステージ４にワークＷがセットされると、制御装置７の制御に基づいて、セットステージ４にセットしたワークＷを光学測定系６に臨ませるべく、θテーブル１２を回転駆動させると共に、Ｘ軸テーブル１０およびＹ軸テーブル１１を適宜駆動させる。
【００１８】
セットステージ４は、長方形の厚板状に形成されており、その上面にセットされるワークＷを位置決めする一対の位置規制部材１５を有している。一対の位置規制部材１５は、それぞれ「Ｌ」字状に形成されており、セットされるワークＷの後方２隅を位置決めするよう配置されている（図２参照）。なお、一対の位置規制部材１５は、大きさのことなるワークＷを位置決めセットできるように、左右方向（Ｘ軸方向）に位置調整可能に構成されていることが、好ましい。また、位置規制部材１５は、必要に応じて一方のみの構成でも構わない。なお、図１では長方形のワークを対象にセットステージ４は形成されているが、円形ワークを対象に、円形のステージであっても良い。また、ワーク形状に応じて、ステージが形成されていれば、測定に支障の無い範囲でステージに段差があっても良い。
【００１９】
光学測定系６は、例えば、エリプソメータ等の光学測定器を用いており、支持部材８の前面に配置されると共に、セットされるワークＷの上方に非接触の状態で臨んでいる。光学測定系６は、入射光をワークＷに向けて照射する光源ユニット２１と、ワークＷから反射された反射光を受光して、受光結果を制御装置７に入力する受光ユニット２２と、を備えている。光源ユニット２１からワークＷに向けて入射光が照射されると、入射光は、ワークＷにより反射され、反射された反射光は、受光ユニット２２へ入射する。この後、受光ユニット２２は受光結果を制御装置７に入力し、制御装置７は、照射した入射光と、反射した反射光に基づいて薄膜の厚さ等を測定する。なお、測定作業は、入射光を照射しながら、ワークＷをＸＹθテーブル３により移動させて、ワークＷの各部を随時測定してもよいし、あるいは、ワークＷ上における特定のポイントのみを測定してもよい。
【００２０】
図２に示すように、静電吸着機構５は、双極方式を用いており、セットステージ４内部には、例えば、陽極２６と陰極２７とが櫛歯状に配置され、セットステージ４の表面に、プラスおよびマイナスの静電気（帯電）が交互に生ずる構成になっている。このため、小さなワークの吸着も可能となる。なお、各電極２６、２７と電源装置との間にはスイッチ（スイッチング素子：図示省略）が設けられており、制御装置７によってスイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作が制御されている。すなわち、ワークＷがセットステージ４に位置決めされた状態でセットされると、制御装置７は、スイッチをオンにすることで、静電吸着機構５によりワークＷを瞬時にセットステージ４に吸着固定する。この状態を維持したまま、光学測定系６による測定作業が行われ、この後、測定作業が終了すると、スイッチをオフにして瞬時に吸着固定を解除する。なお、静電吸着機構５は、セットステージ４の一方の半面を例えばプラスに帯電させ、他方の半面をマイナスに帯電させるような構成であってもよい。
【００２１】
このような構成によれば、ワークＷの吸着固定および吸着解除を瞬時に行うことができ、また、測定の際に、ワーク表面の高さ方向の位置合わせ・焦点合わせ等が容易または不要となるため、測定作業におけるタクトタイムを短縮することができ、作業効率を向上させることができる。また、セットステージ４への固定に際し、ワークＷの表面に接触することなくハンドリングを行うことができるため、ワークＷに傷を付けることがなく、更に、反りを生ずることもないため再現性ある精度の高い測定が可能となる。なお、本実施形態では、エリプソメータを用いることにより、膜厚を測定したが、赤外分光光度計を用いて、薄膜の膜構造（赤外吸収スペクトル）を測定してもよい。また、本実施形態の形態測定装置は、薄板の表面の形態を測定する装置にも適用可能である。この場合には、薄板の表面形状や、表面粗さ等を測定することができる。
【００２２】
次に、第２実施形態の形態測定装置１について説明する。なお、重複した記載を避けるため、異なる部分についてのみ説明する。図示は省略するが、この形態測定装置１は、静電吸着機構５に代えて、磁気吸着機構を有している。この場合、形態測定装置１に用いられるワークＷは磁性を有した構成となっている。磁気吸着機構は、例えば、電磁石等を用いており、電磁石は上記と同様にスイッチを介して電源装置に接続されている。セットステージ４にワークＷがセットされると、制御装置７によりスイッチがオンとなり、ワークＷを瞬時に吸着固定する。この後、測定作業が行われ、測定作業が終了すると、スイッチをオフにして瞬時に吸着固定を解除する。このような構成においても、ワークＷの吸着固定および吸着解除を瞬時に行うことができるため、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る形態測定装置の斜視図である。
【図２】セットステージの上面図である。
【符号の説明】
【００２４】
Ｗ…ワーク  １…形態測定装置  ４…セットステージ  ５…静電吸着機構  ６…光学測定系
【図１】
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【図２】
2007232486.tif 000004